摘要：LTE是針對大范圍覆蓋的，一個LTE基站，其功率可以達到幾十瓦，可以覆蓋幾十公里。WiFi是為熱點覆蓋設計的，其基站的發(fā)射功率僅有100-500毫瓦，通常只可以覆蓋百米以內，zui多不過幾百米。這兩個網(wǎng)絡技術有什么差別呢？
　　
　　1LTE及WiFi網(wǎng)絡技術特點分析
　　
　　LTE作為下一代網(wǎng)絡的移動通信制式，擁有一些*的技術，與WiFi網(wǎng)絡技術相比，有優(yōu)勢的是通過ICIC（小區(qū)間干擾協(xié)調）技術能夠實現(xiàn)同頻組網(wǎng)。
　　
　　ICIC主要是通過管理無線資源使得小區(qū)間干擾得到控制，是一種考慮多個小區(qū)中資源使用和負載等情況而進行的多小區(qū)無線資源管理。具體而言，ICIC以小區(qū)間協(xié)調的方式對各個小區(qū)中無線資源的使用進行限制，包括限制時頻資源的使用，或在一定的時頻資源上限制其發(fā)射功率。
　　
　　LTERel-8版本首先支持ICIC機制，基站間可以通過X2接口交換RNTP（相關窄帶傳輸功率）、HII（高干擾指示）及OI（過載指示）三種信號，實現(xiàn)載波內頻域數(shù)據(jù)信道小區(qū)間干擾協(xié)調。zui初的Rel-8版本主要關注宏基站異構組網(wǎng)的應用場景，Rel-10版本提出了eICIC（增強型小區(qū)間干擾協(xié)調機制），支持強干擾場景（如宏站與微站、宏站與家庭基站等）異構組網(wǎng)的情況。目前正處于研究階段的Rel-l1版本則提出了FeICIC（Further-eICIC）工作項，以解決eICIC中的問題及進一步研究其他小區(qū)間干擾協(xié)調技術方案。
　　
　　Rel-10版本中提出的eICIC大致可以分為時域干擾協(xié)調、頻域干擾協(xié)調、功率控制三類。
　　
　　1）功率控制方案
　　
　　當服務小區(qū)與相鄰小區(qū)使用相同的頻率資源時，該方案會適當降低服務小區(qū)或相鄰小區(qū)的發(fā)射功率，以提高被干擾宏基站用戶性能。與傳統(tǒng)閉環(huán)功率控制方案相比，功率控制是從抑制小區(qū)間干擾、優(yōu)化系統(tǒng)整體小區(qū)邊緣性能的角度出發(fā)，直到達到一個期望的SNR（信噪比）值。
　　
　　功率控制方案作為一種重要的ICIC方案在異構網(wǎng)絡中得到了廣泛應用，如宏與Pico（微微蜂窩）、宏與家庭基站等異構場景。該方案可以得到系統(tǒng)的后向兼容，且同時適用于FDD（頻分雙工）、TDD（時分雙工）雙工模式。但是，功率控制方案的實現(xiàn)必須基于用戶的測量和上報，在設計上需要考慮基站間的交互信息設計和傳遞。
　　
　　2）頻域方案
　　
　　頻域上實現(xiàn)ICIC實際上是限制資源的調度，即將不同小區(qū)信號在頻帶上進行調度，利用OFDM（正交頻分復用）窄帶正交性，實現(xiàn)信號的正交傳輸，從而實現(xiàn)干擾消除。頻域干擾協(xié)調方案可以很好地解決Rel-8/9版本中終端的后向兼容問題，也同時適用于FDD、TDD雙工模式。但是，該方案實現(xiàn)同樣要基于用戶的測量和上報及基站間信息交互，增加了回傳信令的開銷及宏站的檢測復雜度。
　　
　　3）時域方案
　　
　　Rel-10版本特別對時域干擾協(xié)調方案進行了重點研究，方案對受干擾用戶在子幀或OFDM符號等時域資源上進行調度，而這些時域資源上已通過各種其他途徑降低了來源于其他節(jié)點的干擾。
　　
　　2LTE及WiFi網(wǎng)絡覆蓋能力分析
　　
　　通過對現(xiàn)有LTE及WiFi的無線覆蓋能力進行對比分析，列出兩者在覆蓋能力上的優(yōu)缺點，分析兩張網(wǎng)絡適合的覆蓋場景。
　　
　　2.1LTE覆蓋能力
　　
　　由于LTE的覆蓋能力與制式及頻段密切相關，我們以電信可能采用的FDD-LTE制式進行覆蓋半徑測算。
　　
　　選擇2.1GHz的FDD-LTE、2×15MHz帶寬、小區(qū)邊緣速率4Mbps/256kbps、基站側天線配置2×2MIMO、無線傳播模型為標準COST231HATA.
　　
　　具體的鏈路預算見表1.
　　
　　FDD-LTE密集市區(qū)站點覆蓋半徑為320m，站間距480m；普通市區(qū)站點覆蓋半徑為440m，站間距660m.
　　
　　2.2WiFi覆蓋能力
　　
　　目前WiFi網(wǎng)絡覆蓋方式主要有三種方式：室內AP（接入點）直接覆蓋、室內AP合路分布系統(tǒng)覆蓋、室外AP直接覆蓋。AP設備類型主要包括室外型500mW、室內型500mW和室內型100mW.其中室內型100mW用于室內放裝直接覆蓋，室內型500mW用于接入室內分布系統(tǒng)覆蓋，室外型500mW用于覆蓋室內或室外區(qū)域。
　　
　　1）鏈路損耗
　　
　　a）WLAN（無線局域網(wǎng)）在2.4
　　
　　5GHz頻段一般應用COST231-Hata無線傳播模型：傳輸損耗Lp=46.3＋33.9lgf－13.82lghb＋（44.9－6.55lghb）lgd.
　　
　　式中，d：基站與終端的距離，hb：基站天線高度，f：載波頻率。
　　
　　b）上行鏈路預算公式（即計算上行鏈路的zui大允許Lp）：
　　
　　室內Lp=終端發(fā)射功率＋終端天線增益＋AP天線增益－AP接收靈敏度－陰影儲備－穿透損耗
　　
　　c）下行鏈路預算公式（即計算下行鏈路的zui大允許Lp）：
　　
　　室內Lp=AP發(fā)射功率＋AP天線增益＋終端天線增益－終端接收靈敏度－陰影儲備－穿透損耗
　　
　　d）2.4GHz電磁波對于各種穿透損耗的經(jīng)驗值如下：隔墻的阻擋（磚墻厚度100～300mm）：20～40dB；樓層的阻擋：30dB以上；木制家具、門和其他木板隔墻的阻擋：2
　　
　　15dB；厚玻璃（12mm）：10dB；普通玻璃窗（3～5mm）：5～7dB.
　　
　　2）室內放裝型AP覆蓋能力
　　
　　由于室內型100mWAP和用戶在同一樓層，所以AP天線高度考慮為3m；由于室內型100mWAP只覆蓋同樓層小范圍區(qū)域，所以沒有考慮陰影儲備。
　　
　　中國電信運營商設計規(guī)范規(guī)定：目標覆蓋區(qū)域內95%以上的位置，接收信號電平不小于-75dBm，即這時自帶網(wǎng)卡的接收機靈敏度取-75dBm.由于數(shù)據(jù)業(yè)務具有不對稱特性，所以對上行速率要求不高。AP接收機靈敏度為-79dBm，自帶網(wǎng)卡接收機靈敏度為-75dBm.具體覆蓋范圍見表2.
　　
　　在實際工程規(guī)劃設計時，室內空曠覆蓋距離一般取40m，室內隔墻覆蓋距離一般取15m.
　　
　　3）室內分布型AP覆蓋能力
　　
　　室內天線到用戶終端的傳播模型可參照表2，走廊上的天線輸出口功率（EIRP）要求：10dBm≤EIRP≤15dBm，天線與天線之間的距離嚴格要求在10～15m；進入需覆蓋房間的天線輸出口功率（EIRP）要求：EIRP≥8dBm，可以比走廊上的天線輸出口功率小一些，天線與天線之間的距離可以放寬到20～25m.
　　
　　4）室外型AP覆蓋能力
　　
　　室外型AP直接覆蓋，一般采用高增益天線，其天線安裝在較高區(qū)域，能直視整個覆蓋區(qū)域。目標覆蓋區(qū)域內95%以上的位置，接收信號電平為-75dBm，AP接收機靈敏度為-77dBm.具體覆蓋范圍見表3.
　　
　　在實際工程規(guī)劃設計時，室外空曠覆蓋距離一般取250m，室內覆蓋距離一般取80m.
　　
　　2.3LTE與WiFi覆蓋能力對比
　　
　　由以上分析可得，在室外，LTE比WiFi明顯具有更好的覆蓋能力，且移動性支持遠高于WiFi.而在室內場景，LTE采用2.1GHz頻段或2.3GHz頻段，覆蓋能力均比WiFi的2.4GHz要低，而且天線及設備增益更大，故LTE在室內也比WiFi具有更好的覆蓋能力。
　　
　　綜上，LTE在覆蓋能力上遠優(yōu)于WiFi網(wǎng)絡。
　　
　　3LTE及WiFi網(wǎng)絡無線容量分析
　　
　　3.1WiFi網(wǎng)絡容量
　　
　　1）IEEE802.11n
　　
　　目前使用的主流IEEE802.11協(xié)議為IEEE802.11n協(xié)議，IEEE802.11n將IEEE802.11g的54Mbpszui高發(fā)送速率提高到了300Mbps，其中關鍵技術為：MIMO-OFDM、40MHz頻寬模式、幀聚合、ShortGI.
　　
　　IEEE802.11nzui突出的特點當屬MIMO技術，或稱為空間復用技術。該技術實現(xiàn)了兩個流，在一個信道上使吞吐量增加了一倍，條件為多個發(fā)射機，多個接收機，并且每個流間的路徑不相關。IEEE802.11n的其他技術有：采用40MHz的信道（帶寬翻倍）、多天線的空時碼（STBC）和波束成形、更高的編碼速率（從而提高有效數(shù)據(jù)傳輸率）、更大的數(shù)據(jù)子載波比例以及更短的保護間隔等。
　　
　　在實際工程規(guī)劃設計時，基本采用天線2×2的放裝型AP，在2.4GHz頻段應用20MHz帶寬，5.8GHz頻段可采用40MHz帶寬。
　　
　　a）在室內分布型（單信道/20MHz帶寬，天線1×1）的覆蓋方式下，實際帶寬30~40Mbps，滿足用戶上下行單向速率660kbps時，建議并發(fā)用戶為23人；滿足用戶上下行單向速率400kbps時，建議允許接入zui大并發(fā)用戶數(shù)37人。
　　
　　b）在室內放裝型AP或者室外型AP（單信道/20MHz帶寬，天線2×2）的覆蓋方式下，實際帶寬70~80Mbps，滿足用戶上下行單向速率1Mbps時，建議并發(fā)用戶為35人；滿足用戶上下行單向速率400kbps時，建議允許接入zui大并發(fā)用戶數(shù)87人。c）在室內放裝型AP或室外型AP（雙信道/40MHz帶寬，天線2×2）的覆蓋方式下，理論帶寬150Mbps，滿足用戶上下行單向速率2Mbps時，建議并發(fā)用戶為37人；滿足用戶上下行單向速率400kbps時，建議允許接入zui大并發(fā)用戶數(shù)180人。
　　
　　2）IEEE802.11ac/IEEE802.11ad
　　
　　目前，在標準組織、設備廠商及運營商的共同推動下，WiFi技術正在不斷革新，向著千兆時代邁進。不僅IEEE802.11標準正在向著新一代IEEE802.11ac演進，具備更短距離、更快速率的WiGig（無線千兆比特）技術也悄然興起。
　　
　　為了適應高帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展及大數(shù)據(jù)時代的要求，并繼續(xù)保持WiFi網(wǎng)絡的競爭優(yōu)勢，IEEE于2008年底啟動了吞吐量可達千兆的新一代WLAN技術標準（IEEE802.11ac和IEEE802.11ad）的研制工作。IEEE802.11ac工作在5GHz頻段，是IEEE802.11n的直接演進，是新一代WLAN的主流技術，預計將于2014年完成標準制定。根據(jù)當前標準進展情況，IEEE802.11ac將在IEEE802.11n的基礎上支持更大信道帶寬、更高階MIMO和更高階調制編碼方式，理論zui高傳輸速率高達6.93Gbps.IEEE802.11ad工作在60GHz頻段，面向*速短距離應用，目前剛剛完成標準制定工作。IEEE802.11ad采用單載波、OFDM和波束賦形作為主要傳輸技術，支持高達2.16GHz的信道帶寬，其理論zui高傳輸速率高達6.76Gbps.
　　
　　3.2LTE網(wǎng)絡無線容量
　　
　　吞吐率取決于MAC（媒體接入控制）層調度選擇的TBS（傳輸塊大小），理論峰值吞吐率就是在一定條件下計算可以選擇的zui大TBS.TBS由RB（資源塊）數(shù)和MCS（自適應調制編碼方案）階數(shù)查表得到，具體計算思路如下：
　　
　　a）針對每個子幀計算可用的RE（資源粒子）數(shù)，此處要根據(jù)協(xié)議物理層資源分布，扣除每個子幀里PDCCH（物理下行控制信道）、PBCH（物理廣播信道）、S-SS（輔同步信號）、P-SS（主同步信號）、CRS（小區(qū)專有導頻）（對于BF〔波束賦形〕還有DRS〔上行信道估計〕）等開銷。這些開銷中，PBCH，S-SS，P-SS是固定的，其他開銷要考慮具體的參數(shù)設置（如PDCCH符號數(shù)、特殊子幀配比、4天線以上時映射到2端口還是4端口等）。
　　
　　b）計算每個子幀RE可攜帶的比特數(shù)，可攜帶比特數(shù)＝可用RE×調制系數(shù)（64QAM為6）。
　　
　　c）依據(jù)可用的RB數(shù)選擇滿足CR（碼率）不超過0.93的zui大的TBS，其中CR=TBS/可攜帶比特數(shù)。d）計算出每個子幀選擇的TBS后，根據(jù)時隙配比累加各個子幀的TBS，如果是雙碼字還要乘以2，計算出zui終吞吐率。
　　
　　由于LTE網(wǎng)絡不存在并發(fā)用戶數(shù)限制的情況，假定每個用戶都處于*的位置，可以均分峰值速率。這樣與WiFi網(wǎng)絡對比：并發(fā)用戶數(shù)37人，滿足用戶下行單向速率2.22Mbps；并發(fā)用戶數(shù)180人，滿足用戶下行單向速率468kbps.
　　
　　3.3LTE及WiFi容量對比
　　
　　由以上分析可知，LTE在情況下，單用戶速率略高于WiFi（雙信道/40MHz帶寬、天線2×2），但考慮WiFi網(wǎng)絡AP設置的便利性及新一代標準IEEE802.11ac（理論zui高傳輸速率高達6.93Gbps）、IEEE802.11ad（支持高達2.16GHz的信道帶寬，其理論zui高傳輸速率高達6.76Gbps）的*性，LTE網(wǎng)絡在容量能力上遠低于WiFi網(wǎng)絡。
　　
　　4LTE及WiFi網(wǎng)絡終端情況分析
　　
　　4.1LTE的終端發(fā)展情況
　　
　　對于新的網(wǎng)絡技術，在商用初期終端支持通常是zui大的短板。在LTE發(fā)展的初期階段，由于LTE對終端芯片處理能力和功耗控制能力要求非常高，所以對終端芯片在材料、工藝等方面都提出了更高要求。受制于終端芯片技術的發(fā)展，終端一度被認為是LTE發(fā)展中的短板。但LTE恰恰趕上了移動通信終端發(fā)展zui迅猛的階段，無論是平板電腦還是其他大尺寸移動設備的快速普及，再加上多媒體以及社交網(wǎng)絡應用的強勢，都促使各大廠商加大對LTE終端芯片技術的研究投入。
　　
　　從GSA（移動設備供應商協(xié)會）發(fā)布的報告來看，截至2013年2月，97家制造商已經(jīng)宣布推出了821款支持LTE的用戶終端設備。過去一年，共有474款新LTE終端推出。在此期間，制造商的數(shù)量增長了54%.
　　
　　821款LTE終端中大部分為FDD制式。有166款終端支持TD-LTE制式，頻段38（2.6GHz）和頻段40（2.3GHz）的數(shù)量zui多。TD-LTE設備種類涵蓋全部形式，包括智能手機、dongle、路由器、便攜式熱點、嵌入式模塊和平板電腦。在報告中，GSA呼吁半導體和終端制造商支持許多正在3.5GHz頻段（頻段42、43）部署TD-LTE系統(tǒng)的運營商，及時提供可用的用戶終端。
　　
　　GSA總裁AlanHadden表示：用戶使用一款雙頻段1800MHz/2600MHzFDD-LTE終端，可能能在超過55個國家的約100張LTE網(wǎng)絡上使用，也即目前推出商用LTE終端市場的83%.
　　
　　4.2WiFi的終端發(fā)展情況
　　
　　當前受到人們對設備無線連接功能需求的影響，WiFi將席卷整個電腦市場，而消費電子市場對WiFi功能的需求也將日益旺盛?；旧纤械臒o線通信智能手機均帶有WiFi模塊，滿足用戶的多樣性需求。同時，其他電子產(chǎn)品也將WiFi模塊作為其產(chǎn)品的標準配件。
　　
　　目前所有的WiFi移動電子設備中，手機銷量所占據(jù)的比重zui大，預計2014年WiFi設備的產(chǎn)品將達到5.15億部。同期具備WiFi功能的平板電腦（如蘋果iPad等）銷量則可能突破4600萬部，上網(wǎng)本的銷量則有望達到2.65億部。索尼PPS等掌上游戲機的同期銷售有望突破3000萬臺?？偟目磥?，到2014年前，所有具備WiFi功能的電子產(chǎn)品設備的銷量有望突破35億臺。WiFi終端產(chǎn)品數(shù)量遠遠大于通信終端。
　　
　　4.3LTE與WiFi的終端發(fā)展情況對比
　　
　　由以上分析可知，WiFi終端產(chǎn)品數(shù)量遠遠大于通信終端，基本上90%以上的通信終端都具備WiFi功能，但受制于移動性能力，用戶基本都是在靜止或低速率情況下使用WiFi.而LTE終端隨著產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展及運營商的推動，已經(jīng)邁入飛速發(fā)展的時期，同時大部分LTE終端都將具備WiFi功能。由此可見，LTE及WiFi終端都不會制約網(wǎng)絡的發(fā)展，反而會成為網(wǎng)絡發(fā)展的一大助力。
　　
　　5結束語
　　
　　通過以上對LTE與WiFi網(wǎng)絡的技術標準、覆蓋能力、容量、終端等多方面的比較可以看出：LTE作為下一代網(wǎng)絡的移動通信制式在技術標準、覆蓋能力、*技術上均全面WiFi網(wǎng)絡，但WiFi網(wǎng)絡在容量、AP性價比、終端普及率上的優(yōu)勢決定了在很長一段時間內、在特定場景下WiFi網(wǎng)絡仍然是LTE網(wǎng)絡的有效補充。