4G無線標準PK：LTE vs WiMAX

長期演變(LTE)和WiMAX這兩種技術都使用了先進的方法，如正交頻分多址(OFDMA)和多入多出(MIMO)，而且它們也都是完全基于IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)，具有高速數(shù)據(jù)功能，可實行快速互聯(lián)網(wǎng)訪問和視頻等高級應用。國際電信聯(lián)盟(ITU)把LTE和WiMAX定義為3G。一些專家認為，這兩種標準接近4G，更像是3.9G。

雖然這兩種系統(tǒng)似乎競爭激烈，最終會有一個勝出，一個被淘汰，但事實可能并非如此。在某些地區(qū)的數(shù)據(jù)服務中也許存在競爭，但這并不代表全部。這兩種標準是在不同歷史背景下開發(fā)的，現(xiàn)在已有各自不同的用武之地。LTE明顯是UMTS/WCDMA/HSPA和CDMA2000 3G等蜂窩技術的后繼者，而WiMAX主要用于寬帶無線連接和回程鏈路。

LTE技術

LTE技術是從最早的GSM語音技術、用于數(shù)據(jù)傳送的GPRS和EDGE到目前的UMTS WCDMA和HSPA先進3G技術發(fā)展而來的。如今這個標準的大部分已經(jīng)完成，但還沒有最終定稿。目前LTE正處于冗長的ITU標準化過程，有望于今年晚些時候最終完成。

大多數(shù)蜂窩運營商同意將LTE用作4G標準，讓全球幾乎每個人享受新技術帶來的快樂。這些運營商包括了美國的Verizon和Sprint，他們使用不同于UMTS WCDMA標準的CDMA2000標準。中國則希望采用基于時分復用(TDD)而不是頻分復用(FDD)的LTE變種。目前為止已有30多家運營商同意采用LTE，并計劃在不久的將來將LTE集成到進系統(tǒng)中。

目前，處于運營中的LTE系統(tǒng)都是遍布全球各個地區(qū)的試驗性系統(tǒng)。到2010年將可以見到一些正式的LTE，但大多數(shù)運營商暗示將從2011年開始或2012年以后開展大規(guī)模部署。

業(yè)界現(xiàn)還在積極推廣仍然很新的3G系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的工作狀況非常良好。不過，LTE是必然的選擇。更大的用戶容量和更高的數(shù)據(jù)速率不僅支持目前和未來的視頻等服務，而且支持數(shù)據(jù)密集型服務，比如手機上網(wǎng)等。

LTE是專門針對移動應用設計的無線標準，下行鏈路數(shù)據(jù)速率高達100Mbps，上行鏈路速率高達50Mbps。相比之下，目前大多數(shù)HSPA 3G服務的最大下行速率只有14Mbps，上行速率只有5.7Mbps。更新的HSPA標準將最大下行鏈路和上行鏈路速率分別定義為84Mbps和22Mbps，但這種系統(tǒng)目前還沒有商用化。LTE具有的這些高速率可以讓用戶流暢地訪問視頻、互聯(lián)網(wǎng)服務、游戲和其它數(shù)據(jù)密集型應用。

目前的WCDMA和HSPA信道使用5MHz帶寬，而LTE設計使用不同的帶寬，包括1.4、3、5、10、15和20MHz。每種帶寬分別使用128、256、512、1024、1,536和2,048個快速傅里葉變換(FFT)子信道。

LTE原則上可以在當前已分配并具有足夠帶寬的任何蜂窩頻率上正常工作，但并不是所有頻率都適合較寬的帶寬模式。在美國，LTE將運行在2.1GHz頻段和700MHz分配頻率。

LTE是嚴格的FDD技術，其發(fā)送和接收頻段相互分開。下行鏈路和上行鏈路頻率隔離度不是固定不變的，在最低頻段上的變化范圍從約12MHz至18MHz，在較高頻率上高達340MHz至560MHz。更高的數(shù)據(jù)速率需要更寬的帶寬，而且需要使用大量的頻譜空間。

正交相移鍵控(QPSK)、16相正交幅度調制(16QAM)和64QAM是LTE常用的調制技術，具體取決于可用帶寬和數(shù)據(jù)速率要求。LTE支持不同模式的MIMO，包括用于下行鏈路的4x4、2x2、2x1和1x1。典型蜂窩容量在5MHz帶寬時為200左右。更寬的帶寬可以使每個蜂窩基站的用戶數(shù)增加到400個以上。頻譜效率在5bit/Hz范圍，但取決于物理層(PHY)細節(jié)。

OFDMA只用在下行鏈路，上行鏈路的無線技術是單載波頻分多址(SC-FDMA)。選擇OFDMA的原因主要是為了降低手機的功耗。這種技術的峰值與平均功率比(PAPR)要小于OFDM，但意味著可以使用更簡單的射頻功率放大器。這種技術支持1x2和1x1的MIMO模式。

LTE是一種蜂窩電話技術，但它也可以應用于高速寬帶無線連接，比如USB適配器和數(shù)據(jù)卡，或者嵌入進筆記本和上網(wǎng)本。在這些領域，LTE將直接與WiMAX競爭。LTE毫微微蜂窩還能使高速服務直接進入家庭。

雖然目前還沒有LTE基礎設施，但ITU和3GPP已經(jīng)在研究真正的4G技術了。這種4G技術稱高級國際移動通信(IMT-Advanced)，它定義了更為先進的LTE版本。特別要說明的是，IMT-Advanced或LTE- Advanced的移動數(shù)據(jù)速率將超過100Mbps，固定或漫游速率可達1Gbps。顯然，達到這些指標需要依靠更高的帶寬(>20MHz)、更大的MIMO模式和其它技術。盡管如此，人們見到這個標準或其應用還需要數(shù)年時間。