1.3.1 LTE非授權頻譜接入技術

隨著LTE網絡的快速部署和移動互聯網的迅猛發展，數據業務迎來了大爆發，視頻業務成為流量的主要類型，移動寬帶數據流量連年呈指數級增長。為了保證用戶體驗，需進一步提升數據傳輸速率。增加頻譜帶寬是提升數據傳輸速率最根本也是最有效的方式。

然而，如上所述，作為運營商最重要的資產，授權頻譜資源往往非常緊缺。雖然3GPP在LTE-A Rel-10版本中就已經支持將5個20MHz的LTE載波聚合到100MHz、在LTE-A pro Rel-13版本中可支持多達32個LTE載波的聚合，但是同一個運營商很難將幾個10MHz或20MHz的LTE載波進行聚合。由于授權頻譜資源的短缺，運營商自然而然地把目光投向了非授權頻譜。在非授權頻譜上部署LTE網絡，可以使運營商在幾乎不付出任何頻譜資源成本的情況下增加新的可用頻譜。

此外，從3G WCDMA/cdma2000/TD-SCDMA到4G LTE/LTE-A，基于3GPP國際通信標準的無線通信技術在全球得到了迅速普及和應用，這一方面反映了人們對無線寬帶數據通信的需求在持續增長，另一方面也說明了3GPP是一個極其成功的國際通信標準化組織，其制定的系列無線標準能夠很好地順應無線通信發展的需求。

鑒于運營商、設備商、用戶及關聯行業對蜂窩網絡使用非授權頻譜通信的強烈需求和意愿，將3GPP在授權頻譜無線通信上的研究成果延伸到非授權頻譜，是一件水到渠成的事情。相對于Wi-Fi、藍牙等其他非授權頻譜通信設備，基于3GPP LTE技術的非授權頻譜接入在初始接入、移動性管理、干擾消除、多址接入、授權與非授權共存、兼容性及運營管理等多方面具有天然的優勢，并且它能夠共享3GPP現有的成熟生態。然而，LTE非授權（LTE-U）頻譜概念剛一提出就遭到了IEEE等組織的質疑。原因是在非授權頻段上，依托于IEEE 802.11系列標準的Wi-Fi是現有最主流也是普及的通信技術，LTE-U的出現勢必會和Wi-Fi展開正面競爭，不僅會對使用Wi-Fi的設備的通信產生潛在干擾（雖然可以通過中立的信道接入機制來規避），還會影響到Wi-Fi巨大的商業價值。

2014年9月，3GPP在授權輔助接入（LAA）研究項目[3]中首次引入了基于蜂窩網絡接入非授權頻譜的概念。在2015年成立的Rel-13 LTE LAA工作項目[11]中確定，LTE LAA以載波聚合技術為基礎，由授權載波輔助非授權載波接入，以實現對LTE網絡數據業務承載的補充（如圖1-8所示），并且引入了LBT（先聽后說）等機制，以實現與其他無線技術（例如Wi-Fi）之間的公平、友好共存。Rel-13 LAA系統基于LTE技術，采用子幀級的TTI（傳輸時間間隔）粒度進行精細調度，并且具備混合自動重傳請求功能，因此在頻譜效率和數據傳輸性能方面優于Wi-Fi系統。此外，Rel-13 LAA系統在干擾抑制、功率控制、移動性管理及無縫組網等方面的性能也優于Wi-Fi。

圖1-8 LTE LAA

Rel-13 LTE LAA工作項目率先進行了LAA下行數據傳輸（輔小區下行為非授權載波）的標準化。2016年，Rel-14 LTE 增強的LAA（eLAA）工作項目[12]對LAA上行數據傳輸（輔小區上行為非授權載波）進行了研究和標準化。2017年，Rel-15進一步增強的LAA（FeLAA）工作項目[13]又對LAA物理層技術進行了更深層次的增強，引入自主上行發送（AUL）特性，以進一步提升非授權頻譜資源的利用率，并降低發送時延。

LAA/eLAA/FeLAA（以下統稱為LAA）操作下的非授權載波幀結構類型屬于幀結構類型3，它不同于傳統的幀結構類型1（FDD）和幀結構類型2（TDD），因為它沒有絕對靜態固定的上下行子幀位置，非授權載波上的任何子幀既可能被用于下行數據傳輸，又可能被用于上行數據傳輸。