拓展LTE-A至未授權頻譜　LTE-U增強行動聯網效能

改善網路表現

透過未授權載波與授權FDD/TDD載波在小型基地台內加以聚合，LTE-U可擴增現有的LTE行動網路，為消費者提供最佳的行動寬頻體驗。

整合式LTE網路利用授權及未授權頻譜以提供無縫式行動聯網、更大的數據容量、提升中間用戶的數據速率及擴大覆蓋範圍。在高通密集部署的模擬情境中，LTE異質網路搭配LTE-U的使用吞吐量，較Wi-Fi 802.11ac結合LTE的方法提升兩倍以上。

在兩項根本因素影響下，LTE-U的表現與頻譜效能皆優於載波Wi-Fi。

*LTE無線電連結如Hybrid ARQ的功能較為完整且效能較高，調變與編碼機制(MCS)效能更高、更精細，接收器表現也較佳。

*LTE-U有更佳的MAC層效能，完整的保護控制通道、以CSI回授為基礎的智慧網路排程與速率管控，並在相同建置中協調介面同步運作

這些連結與MAC層的功能，讓LTE-U可提供更大的容量，且隨著網路日益密集，干擾也成為左右其表現的主因，LTE-U會在未授權頻譜中創造更多的創新技術，包括LTE-U與Wi-Fi演進，兩者都將提升未授權頻段的效能，且能提供消費者更多選擇。

整合式LTE網路

對於已擁有LTE授權頻譜網路的蜂巢式營運商，可使用補充下行鏈路(SDL)或載波聚合技術，將LTE-U無縫與授權頻譜的LTE載波捆綁在一起。

*補充下行鏈路：未授權頻譜僅供下行鏈路流量使用

*載波聚合：未授權頻譜同時支援下行與上行鏈路流量

在此兩種情況下，有著嚴格QoS規範及重要訊號流量的應用，可被導引至授權載波以確保其可靠度。授權與未授權載波能以整合式網路的型態方便管理，數據流量亦可依據需求，彈性導向授權或未授權載波。

與Wi-Fi技術共存

以技術而言，LTE-U適用於任何未授權頻譜，不過初步的目標頻段為5GHz，且因為可用頻寬較大，讓不同的技術與用戶分享頻譜。

未授權頻段與Wi-Fi等其他技術共存及公平分享，正是LTE-U的重要標準。依據各個地區法規要求與上市時程考量，營運商共有兩種LTE-U可選擇：以3GPP Rel-10為基礎的LTE-U，以及Rel-13授權協助接入技術(LAA)。

LTE-U R10版本

在沒有「先聽後送(LBT)」規範的市場中，如美國、南韓、中國及印度等，LTE-U能以LTE Rel-10/11/12載波聚合協定來部署。

LTE-U小型基地台(eNB)與裝置(UE)做為全新的LTE射頻頻段需支援5GHz，若要達到Wi-Fi或其他未授權技術共存，可運用無線電資源管理技術，而不需要改變R10協定。R10版LTE-U初期布建時，著重於補充下行鏈路運作，故只有eNB會使用5GHz頻段傳輸，共存功能也多以小型基地台建置。藉由微調現有LTE產品設計，R10版LTE-U可運用LTE龐大生態圈，且可以盡早部署於LBT以外的市場。

除了通道選擇與SDL功能，若無明確通道可用，就需要共存時域技術，明確的說，LTE-U系統若以Rel-10/11/12做為設計基礎，「載波感測調適傳輸(CAST)」技術會感測鄰近節點的使用情況，調整未授權頻段內次級基地台的LTE-U開關工作週期，其頻率為數十至數百毫秒。工作週期依據活躍Wi-Fi AP數量及通道用量決定，以達成在同一通道與其他裝置公平分享。

在高密度等情境中，CAST讓LTE-U成為Wi-Fi的好鄰居，因為LTE-U能大幅清出通道空間，反觀CSMA在高密度情境很容易造成磨擦。CSAT設定工作週期時，也要考量同一通道內其他營運商附近的LTE-U小型基地台；LTE-U在「啟動」期間也會出現短暫的傳輸落差，讓道給鄰近Wi-Fi內如VoIP等延遲敏感的應用。

LTE-U R10/11/12版標準在LBT以外的地區，能符合5GHz未授權頻段所有法規的要求。LTE-U商用設備將需通過最基本的5GHz效能及一致性規格，以及相當完備的共存規格，後者涵蓋LTE-U/Wi-Fi及跨LTE-U部署的共存情境。該測試情境與通過標準在設計時，都比現有的Wi-Fi共存測試更完善、嚴格。

高通在聖地牙哥園區部署一套LTE-U空中測試網路，在超密集的網路內涵蓋多個Wi-Fi存取點與LTE-U小型基地台以評估實際表現。經過多次測試後，LTE-U不僅提供絕佳的表現，更能與Wi-Fi共存，而在多種情況下，能提升鄰近Wi-Fi存取點表現的原因在於LTE使用未授權頻譜可增進效能。該測試結果已在今年MWC活動中展出。

R13 LAA

以R10為基礎的LTE-U無法為歐洲或日本等市場採用，因為當地對未授權頻段設有額外的規範，對通道占用的限制通常亦稱為「先聽後送(LBT)」、最低頻寬占據等。為提供符合這些市場的單一全球架構，3GPP已投入開發Rel-13 LAA。除了LBT規範外，LAA也符合其他法規的要求，例如傳輸「功率頻譜密度(PSD)」，以及歐洲的通道占據頻寬要求等，維持與Wi-Fi等未授權技術共存亦納入Rel-13 LAA規範中。

LAA設計透過「空閒信道評估(CCA)」程序，能符合ETSI EN 301 893內的LBT規範，負載型設備(LBE)設計運用進階的CCA(eCCA)程序，達到完善的LAA運作，能在相同頻段內與Wi-Fi共存，如圖1所示。但光憑LBT並不足以保證在所有情境內皆可與Wi-Fi共存且公平的分享，額外的排程技術是必須的。

圖1 LAA/Wi-Fi在同頻道共存示例

除了透過CCA程序的LBT，Rel-13 LAA預估也將調整現有DL及UL LTE波形、增加探測訊號以支援未授權頻段探測及存取，在CCA成功後增加信標訊號以保存傳輸通道，並調整HARQ協定以支援非同步運作。

3GPP於2014年9月將LAA納入Rel-13研究項目(SI)。該研究項目涵蓋補充下行鏈路及DL/UL CA，並預計於2015年6月確認完畢，進而處理工作項目。3GPP Rel-13則預計於2016上半年完成。

高通已在2015年MWC展出Rel-13 LAA SDL聚合，該展示運用多項LAA原型小型基地台及以高通LAA設計提案為基礎的UE，後者包括透過CCA支援LBT的新波形。除了使用LAA能改善使用者體驗及網路容量，也展出與Wi-Fi的共同通道共存與公平分享。

LTE-U/Wi-Fi達到良好共存

由於Wi-Fi等其他技術也在未授權頻譜內運作，LTE-U必須支援未授權頻段共存與公平分享。LTE-U自創始以來，即設計與Wi-Fi及其他未授權技術共存。LTE-U超越未授權頻譜的最低規範要求以確保合理共存，若要達到絕佳的共存，LTE-U對任何鄰近Wi-Fi節點的干擾，不得超過相同設定內的其他Wi-Fi節點產生的影響。

有三項重要功能皆可幫助LTE-U與Wi-Fi及其他未授權技術達到良好共存：

*通道選擇：根據不斷的通道衡量，LTE-U小型基地台總試著選擇清空通道以避免干擾鄰近節點。由於5GHz內包含多條20MHz通道，因此通道選擇功能在中低密度情境相當有效。

*若無清空通道可用時則需要時域共存技術。依據特定市場的未授權頻段規範而異，與Wi-Fi合理分享通道的技術不一，對於美國、南韓、中國及印度等非LBT市場可運用CSAT技術，無需改變Rel-10載波聚合協定即可達到共同通道之共存；在歐洲、日本等LBT市場內，Rel-13 LAA能與Wi-Fi分享通道，此需藉由通道清空評估程序(CCA)以感測通道是否可用，並在一毫秒至十毫秒等明確時間範圍內調整傳輸時間。兩種選項取捨的考量因素包括特定地區的法規要求以及上市時程。

*臨時次級基地台運作：在LTE-U之中，未授權載波是以次級基地台運作，若流量負載低，LTE-U小型基地台會釋出未授權載波以回歸到授權頻譜的錨載波。

高通及其他公司已充分研究過共存表現，多項模擬結果顯示，LTE-U可提供較高頻譜效能與較佳使用者體驗，同時維持鄰近Wi-Fi用戶的表現。

此外，高通已在空中測試環境內，測試過LTE-U表現，使用超密集壓力測試室等商用Wi-Fi設備，測試結果證實LTE-U的合理分享效果，亦顯示LTE-U比Wi-Fi本身更適合做為Wi-Fi的鄰近技術。高通於2015年的MWC活動上展示兩組LTE-U，兩者差異在於有無LBT功能。

破除LTE-U九大迷思

未授權頻譜是組電波，任何人若運用符合最低技術規範的技術，均可用以開發與部署無線通訊技術。此種簡易政策型架構支援非批准創新–為無線成功演進相當重要的一環，不僅開發出Wi-Fi、藍牙等技術，也衍生出相關的新裝置、應用、產品及服務。

將4G LTE-Advanced技術的優點拓展到未授權頻譜的概念，最早是由高通在2013年提出，掀起下一波創新浪潮。LTE-Advanced進入未授權頻譜後，經過調整讓Wi-Fi等其他未授權技術合理分享頻譜，其容量與覆蓋範圍也比今日的Wi-Fi部署多一倍，同時也將實現無縫行動聯網，並維持與鄰近Wi-Fi布建合理共存，為用戶提供更佳的行動寬頻體驗。

Verizon與T-Mobile等營運商均宣布將在明年於未授權頻譜中部署名為LTE-U的項目，但反對LTE-U的組織正在試圖阻止，聲稱LTE-U無法與Wi-Fi合理共存，甚至要求美國聯邦通訊委員會延後批准LTE-U設備。

儘管辯論是無線產業的常態，但在目前的公開討論中，錯誤資訊及論點恐將拖累業界所需的創新步調，為釐清事實，以下是反對LTE-U人士正在散播的主要迷思。

迷思一：LTE-U對消費者無益，只對營運商有利

LTE-U的容量與覆蓋範圍比載波Wi-Fi解決方案多出一倍以上，營運商及終端用戶皆受益於此。以相同資料量而言，LTE-U用戶將更快使用完未授權通道，讓Wi-Fi用戶有更多時間運用未授權通道，而拜授權頻譜聚合所賜，LTE-U能提供與LTE相同的無縫行動體驗。若無縫行動創造的表現愈佳，代表用戶可享受更好的體驗。此外，測試顯示LTE-U比Wi-Fi本身更適合做為Wi-Fi的鄰近技術，營運商若將LTE-U部署取代載波Wi-Fi，鄰近Wi-Fi存取點用戶的體驗將更好。

迷思二：LTE-U缺乏與Wi-Fi合理共存的適當協定

LTE-U僅使用5GHz未授權頻段的特定區域，將整個2.4GHz頻段及大部分的5GHz頻譜都留給Wi-Fi及其他未授權技術。

LTE-U在啟動傳輸之前會先尋找清空的通道，若無清空通道可用，LTE-U也會感測其他LTE-U及Wi-Fi存取點，限制本身通道使用量至一個合理的範圍。若在高度密集的環境下，同一通道有十個存取點共用，LTE-U將限制其十分之一的傳輸時間。

此外，LTE-U限制連續傳輸的時間上限為50毫秒，如此可讓鄰近網路於延遲敏感的應用傳輸如無線網路語音；而在低流量條件下，LTE-U會釋出5GHz未授權通道，回歸傳統LTE運作只使用授權頻段。

迷思三：營運商會操控LTE-U基礎架構的共存機制

打算布建LTE-U的營運商已公開支持合理分享規範。包括Verizon、T-Mobile及其他業界利害關係人均署名強調「我們大力支持Wi-Fi，也同意新技術必須合理的分享未授權頻譜，因為這項顧慮LTE-U論壇才會成立並釋出眾多合宜協定與共存測試要求，以確保LTE-U與Wi-Fi及其他技術一同運作時，表現能夠和Wi-Fi一樣好，甚至更好」。

迷思四：LTE-U無視Wi-Fi的頻譜合理使用標準

Wi-Fi標準並未定義未授權頻譜的合理使用，換言之，Wi-Fi與Wi-Fi共存目前並無標準，然而LTE-U總是會感測鄰近的Wi-Fi存取點並與鄰近用戶合理分享頻譜，如上述文字及相關連結所言。圖2呈現其中一項LTE-U測試–與多項Wi-Fi存取點在單一通道同時運作的情況，A線為「Wi-Fi廠商A」的四個存取點吞吐量，B線為「Wi-Fi廠商B」，無論LTE-U是開或關(C線)，廠商B存取點的通道用量比例皆高於廠商A。LTE-U符合並超越目前的共存法規及規格，創造更佳表現，也對Wi-Fi平均吞吐量(D線)無負面影響。

圖2 LTE-U與Wi-Fi共存測試結果示例

迷思五：LTE-U是一項專利而非標準技術

LTE-U的基礎為4G LTE標準，由3GPP在其第10、11、12版中界定。定義LTE-U規格與共存的詳細技術文件均公開發表，任何廠商均可研發相容設備，請見LTE-U論壇網站。此外，最新共存測試案例也新增至LTE-U論壇規格中，回應Wi-Fi利害關係人的技術評價。

迷思六：需要更多測試確保與Wi-Fi共存

在與Wi-Fi 共存方面，LTE-U是經過最多測試的技術之一，高通研究部門與LTE-U論壇的廣泛測試結果，均已記錄在提交聯邦通訊委員會的意見與回覆中，高通已在CES及MWC等公開活動中展示共存，也曾在聖地牙哥園區內，多次向業界利害關係人、分析師及媒體示範。 分析機構Signals Research Group(SRG)在Verizon與Qualcomm的支持下完成許多測試。SRG以多項實驗室測試與分析為準，結果再次證實LTE-U與Wi-Fi能成功共存，該組織在測試結果簡報中指出，「LTE-U若得與Wi-Fi共用通道，均為合理使用，其傳輸時間比例依使用同一通道的Wi-Fi訊號源而定」。

迷思七：LTE-U並未遵守未授權頻譜規範

營運商布建LTE-U時，將遵守所有未授權頻譜相關規定，尤其在美國，LTE-U完全遵守聯邦通訊委員會規範。

迷思八：需要更多法規監督以確保共存

現有未授權技術法規政策均發揮預期效果，未授權政策架構以及非批准創新的原則顯然相當成功，持續創造新技術、裝置、應用程式、產品與服務，在這項架構塑造的環境下，Wi-Fi、藍牙、ZigBee、Z-Wave、Thread、DECT、LTE Unlicensed及其他許多技術均可成功布建。

迷思九：LTE-U在業界合作仍不足

LTE-U與Wi-Fi共存的合作案已進行數月，包括一對一合作與產業團體內活動。

LTE-U論壇所有創始成員亦為Wi-Fi聯盟成員，他們同樣很在乎Wi-Fi能持續成功。LTE-U共存規格於2015年3月發表後，於六月依據Wi-Fi業界利害關係人的回饋更新，例如增加上行鏈路與VoIP測試案例。

高通也自行或與其他業界夥伴一同參與，和其他公司密切地雙邊或多邊合作開發共存技術，也透過許多業界組織，如3GPP、LTE-U論壇、ATIS、IEEE 802、Wi-Fi聯盟等，在近期聯邦通訊委員會通報內容中包括眾多簡報、示範及會議詳細紀錄，這項工作尚在進行而合作項目也將持續。