【OFweek电子工程网原创】：LTE-Advanced （LTE-A）是一项新兴的移动通信标准，具有诸多显著的优点，譬如可以使运营商得到高级拓扑网络所带来的好处。作为3GPP第10版规格的一部分，LTE-Advanced已经被批准为4G IMT-Advanced标准。在很大程度上，LTE-A沿用了LTE的参数，甚至保持了一些基本结构。不过，LTE-A也增加了一些新的特征，包含了LTE第8、9版的增强功能以及第10版及以后版本中的新兴技术（如图1）。与大部分新兴技术一样，LTE-A设计也存在着大量挑战，尤其在物理层（PHY） 架构开发方面。应对这些挑战对LTE-A设计的发展和部署至关重要。

图1 LTE-A的新特征包含了LTE第8、9版的增强功能以及新兴技术。

3GPP TR 36.814“E-UTRA 物理层的未来发展”（Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects）为实现 LTE-Advanced性能目标提供了推荐的解决方案。

　　LTE-Advanced的增强功能

　　要想更好的了解与LTE-A设计相关的挑战，首先必须更清楚的知道造成这些挑战的根本原因。原因非常明显：LTE-A的增强功能本身增加了复杂性。LTE-Advanced增加了三项新的功能：载波聚合（carrier aggregation）、增强型上行链路、及增强型多天线传输（进阶版MIMO）。

　　LTE-A支持连续载波聚合以及频带内和频带间的非连续载波聚合，最大能聚合带宽可达100MHz。LTE-A上行链路采用单载波分频多址接入（SC-FDMA），可以通过一个用户设备分配非连续的子载波。这样就能支持频率选择性调度，改善链路性能。

图2 LTE-A支持最大100MHz带宽

　　此外，LTE-A的增强型多天线传输功能可望提高数据速率并改善系统性能。使用下行链路中的8X8 MIMO和上行链路中的4X4 MIMO，以达到峰值数据速率。

　　面临的挑战

　　载波聚合、增强型上行链路及增强型多天线传输这些增强功能带来诸多好处的同时，也为基带和射频设计造成了许多显著的挑战。

　　可行的算法参考。算法参考（知识产权参考）是模型设计必不可少的一部分，几乎每个参与了设计过程的人都需要用到一定的参考。但是，要找到一个可被不同的工程师在整个设计过程中使用的可行的算法参考并不容易。由于整个设计流程包括系统架构、算法、RTL、最后是硬件成品，那么究竟需要编写、使用或丢弃掉多少IP参考呢？这些参考是不是灵活的、兼容的、更新的呢？其来源可信吗？可与现有的测试和脚本编写一起使用吗？另外，基带和射频设计人员是否可以使用同样的IP参考呢？

　　灵活的初期验证和项目的一次性费用。LTE-A是一项演进的标准，很难验证。毕竟，你要如何验证一项演进中的标准？另外，配置符合标准的测试台（如TS 36.101-104）需要脚本编写和IP参考，并产生一次性项目费用。对于很多验证相关的测试（如生产量测试），需要一个完整的、可操作的闭环反馈系统。

　　载波聚合给射频带来压力。增强的带宽可能促进峰值平均功率比（PAPR—Peak to Average Power Ratio）达到极端水平，这就需要使用波峰因子降低（Crest-Factor Reduction）方案。增强的射频带宽还会造成频率依赖性及其它的模拟退化。此外，一些其它的因素（如非连续载波聚合、大量的射频带和MIMO）也给射频设计带来了挑战。

　　MIMO和频道考虑。MIMO的多样性是使LTE-A复杂化的另一个因素。8x4和8x8 MIMO提供的性能提升能证明其所造成的复杂性和成本是值得的吗？

　　大量增加的验证工作。有很多因素增加了大量的验证工作，包括LTE-A、LTE、3G、WLAN、MIMO的基带物理层操作模式，射频频谱分配及模拟控制设置，新的半导体制程，电池及环境条件等。另一个重要因素是对跨域脚本处理、回归处理、IP交换以及测试台的需求。但是，射频模型必须尽可能的简单才能保证其速度。

图3

　　这些基带和射频设计挑战增加了4G物理层架构发展的复杂性。不过，现在已经有工具可以应对这些挑战了（如图3）。

　　图3 安捷伦SystemVue可为模型设计提供跨域物理层建模框架。SystemVue的W1918 LTE-A程序库可为工程师提供模型设计参考。