LTE-A 介紹

(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)的長期演進(Long Term Evolution, LTE)技術，與3GPP2的移動超寬帶(Ultra Wide Band, UWB)技術合稱 為3G演進技術。為了實現更高的傳輸速率，在無線電介面(Air Interface)的無 線傳輸技術部分，3GPP的LTE和3GPP2的Ultra Mobile Broadband(UMB)都選擇使 用 Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) ， 以 及 多 天 線 (Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技術。目前的3GPP LTE、WiMAX、IEEE 802.20移動寬帶無線接入，都已經具備了4G的相關特性，因此可以將這些技術看 成準4G技術。

LTE-A為3GPP所提出的IMT-Advanced下世代傳輸標準所制定的協定，並且要 能向下與2G與3G以下的GSM傳輸系統相容。並要求在100MHz的頻寬內在靜止狀態 時，傳輸速率在下載時需達1Gbps、上傳時需達500Mbps；在120Km/hr移動狀態時 則需達100Mbps，在移動速度350Km/hr狀態下不斷線。

BS 的涵蓋範圍在直線傳播(Line of Sight, LOS)狀態時，最大可達到 100km；

在非直線傳播(Non Line of Sight, N-LOS)狀態時，會依照不同規格參數與環境 而有所不同，範圍約介於 0.5km 到 2km 之間。LTE-A 允許更大的頻帶(bandwidth)，

最低限制為 40MHz，最大可達 100MHz。符合 LTE-A 需求的頻帶多數屬於高頻譜區 頻帶，而因為使用高頻譜傳輸(3~5GHz 區段頻譜)比低頻譜(2G 或 3G 通訊系統主 要使用的 1GHz~3GHz)有更嚴重的衰減性能，故 LTE-A 發展許多技術以解決頻譜 不足以及訊號衰減的問題。LTE-A 的幾個主要關鍵技術如下:

(1) 載波聚合(Carrier Aggregation, CA)

LTE-A 當前最大可支援 100MHz 頻帶，以滿足峰值速率(peak data rate) 要求。然而在現有的頻譜資源中很難找到如此大的頻帶，因此需要一種能充

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(2) 多點協作(Coordinated Multi-Point, CoMP)

現行的行動通訊系統中，單點傳輸(single-node transmission)意指使 用者所接收的資料來自某一個基地台。當使用者在細胞中心(cell center) 靠近基地台時，尚可保持一定的通訊品質，然而當使用者移動到細胞邊緣 (cell edge)時，因為遠離基地台造成訊號減弱，再加上細胞間彼此干擾的 問題，使得訊號雜訊比(Signal to Noise Ratio, SNR)下降，進而使得通訊 品質劣化，以及資料吞吐量(throughput)降低。CoMP 技術可以提昇細胞邊 緣使用效率，並且增加該處系統的吞吐量。此技術是建立在多傳輸點間的彼

中繼站(Relay Station，RS)是建置於基站(Base Station，BS)傳輸系 統中，採用階層式架構，以配合各種不同的區域條件配置不同服務，提升系 統使用效率與品質。BS 與終端用戶(User Equipment，UE)藉由 RS 來傳遞無 線訊號，可使 UE 有更好的接收品質。由於 LTE-A 使用 Orthogonal

Frequency-Division Multiple Access (OFDMA)技術，BS 在不使用 RS 的情 形下，只能使用功率與頻譜控制，因此 BS 的中心區域與邊緣區域的傳輸速 率會有極大的差距。LTE-A 雖採用穿透力高的不同頻譜，或發送高功率的方 式來因應邊緣區域 UE 的傳輸，但仍受到路徑損耗或建築物屏蔽效應等因素

‧ 國

立 政 治 大 學

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N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

的影響，該 cell 中心與邊緣區域傳輸速率可達到 30 倍以上的差距，而在高 功率的傳輸過程中，將對 cell 中其餘的用戶產生干擾。使用密布的 BS 除了 加重布建成本負擔，也可能造成各種訊號干擾及資源閒置的問題。為了使 BS 中的資源配置更為靈活以及讓無線資源做更有效的分配，我們可以利用 RS 的特性將 BS 用來規劃大範圍的區域服務，RS 用來提升 cell 範圍中的容 量或整體覆蓋率。例如邊緣區域可讓 RS 與 UE 使用相同的頻譜，RS 與 UE 的 傳輸只需要調整適當的功率增益，即可達到提升傳輸速率及降低對 BS 內 UE 干擾程度的問題。相同的資源配置也可以使用在頻率分配上，將穿透力高而 傳輸速率低的頻率用於遠距離的區域傳輸，而傳輸速率高卻穿透力差的頻率 可用於近距離的傳輸。BS 直接傳輸與透過 RS 傳輸給用戶的差別如圖 1.1 所 示。

(4) 多輸入多輸出技術(Multiple-Input Multiple-Output)

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)多輸入多輸出技術，廣泛應 用於無線區域網(WLAN)、無線都會網(WMAN)和移動通訊蜂巢系統上，也可以 應用於 RFID、移動衛星電視等方面。MIMO 還包括 SIMO (Single-Input Multiple-Output)、MISO (Multiple-Input Single-Output)系統。在無線 通訊系統中，信號的可靠接收、接收品質、系統容量和信號接收的持續性成

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