4G到5G过渡，哪些技术少不了？

移动网络从模拟网络发展到2G，再到现在主流的4G，除了给消费者带来了新的体验，还给移动设备及其应用生态带来了一个全新的变革。类似"手机直播"等以往未曾想过的产品的出现，从某个角度看，是开拓了一个新的产业。其他诸如万物互联、无人驾驶、大数据、高清VR、无人机远程操控等也在相机而动，对网络提出了更高的速率和更低的时延要求。

据华为mLAB数据预测，从2015～2020年，全球移动宽带用户将会增加1倍达到67亿。GSMA的报告也显示，到2020年，全球的蜂窝物联网连接数量也会达到10亿个。也就是说现有的4G不能完全满足新业务在峰值、容量、海量连接等多方面的要求。面对快速增加的数据需求，而5G尚未到来之际，3GPP顺势推出了LTE-Advanced Pro（也就是LTE-A-Pro，俗称4.5G）标准，解决开发者、运营商和消费者的困扰。

什么是4.5G

据3GPP组织对LTE技术的进程和方向的规划，在2008年定下Rel 8标准进入LTE时代之后，又在2011年的Rel 10推出LTE-A。按照本来的计划，紧接着会是LTE-B、LTE-C，之后再进入5G。但是直到R12都没有如期带来LTE B，它和随后的Rel 13被俗称为Beyond 4 G，其中前者和Rel 11一起定义LTE-A的补充，而Rel 13则敲定了LTE-A-Pro，也就是4.5G。这是一个衔接4G和5G不可或缺的必经阶段，是5G技术部分的先期认证。

LTE-A-Pro的Logo

从对Rel 13的解读中得知，4.5G已经推出的关键技术包括提升峰值和容量的多载波聚合（Massive CA）、高阶多天线（High Order MIMO）和高阶调制（256QAM），以及提供海量联接的窄带蜂窝物联网（NB-IoT）等技术。具体下来从以下几个方面做了提升：

1）增强型载波聚合（Carrier Aggregation, CA）： R13的目标是支持32 CC 载波聚合，而在R10中，仅支持5 CC。

2）增强型机对机通信（MTC）：更低的UE category，进一步减少物联网设备使用带宽、能耗，延长设备电池使用时间。

3）增强型LTE-U：为了面向高增长的流量需求，R13的目标是，主小区使用授权频谱，从小区使用未授权频谱。

4）室内定位：R13将致力于提升现有的室内定位技术，也探索新的定位方法，提高室内定位的准确性

5）增强的多用户传输技术：R13将采用叠加编码来提升下行多用户传输技术。

6）增强型MIMO：R13将致力于多达64天线端口的更高阶MIMO系统。

不同的设备商针对这个标准，也提出了自己的看法。例如阿尔卡特朗讯，在4.5G的无线层面关注了载波聚合、站点聚合、LTE小区和WLAN聚合；华为则在当中强调了M2M（machine to machine）和D2D（device to device）市场。

这里有几个技术要点我们需要重点关注，尤其是载波聚合、MIMO，以及为了提高网络传输和覆盖的高功率终端和256QAM 高阶调制。

4.5G给载波聚合带来更高的需求

不同世代网络速度的提升都是以技术的进步和变革为支撑的。在1G的时候，使用的是模拟技术；2G则进入了数字时代，需要TDMA和FDMA调频技术才能达到需求；3G时代则是CDMA的天下；到了4G则需要OFDM。这一切都是为了满足新应用的速度需求，那就需要解决由此带来的的技术挑战。

如在3GPP发布Rel 10的时候，为了满足LTE-A提出的下行峰速1 Gbps，上行峰速500 Mbps的要求而提出的解决办法。因为只有通过这个技术聚合那些频谱资源，才有可能提供达到上下行速度所需的最大100 MHz的传输带宽。这是在有限的频谱资源中达到目标的一种创新。

载波聚合的类型

所谓载波聚合，根据定义是将2个或更多的载波单元（Component Carrier, CC）聚合在一起以支持更大的传输带宽（最大为100MHz）。那就是说每个CC的最大带宽为20 MHz。为了高效地利用零碎的频谱，CA支持不同CC之间的聚合（如上图）：相同或不同带宽的CCs、同一频带内，邻接或非邻接的CCs、不同频带内的CCs。通过整合这些零散的频谱，就能让带宽满足需求，达到所需的速度。

应用载波聚合技术，可以在多方面提升网络性能：

首先，提供更高的速率，显著提升用户体验，通过载波聚合，UE可基于实时的业务和QOS需求，在TTI级别上分享各成员载波的无线资源；

其次，通过用户的业务特性以及QoS、小区负荷、不同band之间的覆盖差异等因素进行判断，获得最大的增益，负载均衡效率更高，减少切换、降低掉话率；

再次，当在PCell和SCell上开启频选调度（FSS）功能时，可以实现大约10%的小区平均吞吐量增长。

因此这项技术在产业链上获得了高度的关注。

在Rel 10版本中，载波聚合技术最大可将系统带宽