北京郵電大學(xué):TD-LTE直面挑戰(zhàn)
TD-SCDMA演進(jìn)系統(tǒng)TD-LTE及后續(xù)的TD-LTE+系統(tǒng),面對來自世界范圍內(nèi)LTEFDD、UMB和WiMAX的競爭壓力和挑戰(zhàn),在良好的國內(nèi)策略及市場導(dǎo)引下和在業(yè)已成熟完善的產(chǎn)業(yè)鏈背景下,必將以其優(yōu)異的技術(shù)殺出重圍,增強(qiáng)我國在世界移動通信領(lǐng)域內(nèi)的競爭力。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/77997.htm幀結(jié)構(gòu)統(tǒng)一邁向4G第一步
近年來,3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部屬已經(jīng)悄然開始,而國際上對于3G以后(Beyond3G),即4G系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制訂工作也已經(jīng)開始提上議事日程。國際電信聯(lián)盟從2000年啟動4G相關(guān)研究,于去年11月16日結(jié)束的2007年世界無線電通信大會(WRC-07)上為國際IMT(第三代及第四代移動通信系統(tǒng))確定了新的頻段,并從2008年開始向全世界征求4G候選技術(shù)。2007年3月,中國信息產(chǎn)業(yè)部成立了IMT-Advanced推進(jìn)組,其主要任務(wù)之一就是推進(jìn)TD-SCDMA在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)的順利演進(jìn)。
就目前TD-SCDMA演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)程來看,在2007年11月召開的3GPP RAN151次會議上通過了由27家公司聯(lián)署的LTETDD融合的幀結(jié)構(gòu)建議,今后LTDTDD的幀結(jié)構(gòu)不再分為Type1和Type2,而是統(tǒng)一成為一種,并且這一幀結(jié)構(gòu)被確定為基于我國的TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)。
TD-LTE優(yōu)勢凸顯
但是,TD-LTE在其發(fā)展過程中,也必將要應(yīng)對來自其他系統(tǒng)的挑戰(zhàn),這主要包括3GPP中LTEFDD陣營、3GPP2的UMB陣營和同樣采用TDD方式的WiMAX(IEEE802.16e及演進(jìn)版本IEEE802.16m)陣營。其中,3GPP2已確定UMB為CDMA2000系列標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)升級版本,也于日前正式公布了空中接口規(guī)范;IEEE于2005年底推出了支持移動性的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16e,并于近期成為了國際3G標(biāo)準(zhǔn)中的一員,其演進(jìn)版本IEEE802.16m正在向全球征集技術(shù)提案,也必將成為4G的有力候選者。
面對這些挑戰(zhàn),TD-LTE系統(tǒng)具有其自身的優(yōu)勢,這主要是來自于TD-SCDMA現(xiàn)有的核心技術(shù)大部分得到了繼承、擴(kuò)展和增強(qiáng),同時也有與MIMO、OFDM主流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,引入新型技術(shù)以顯著提高系統(tǒng)性能,為在未來的4G標(biāo)準(zhǔn)中能夠取得更多的專利提供了可能。
考慮到目前3GPPLTE已經(jīng)完成了技術(shù)提案的征集工作,LTE的標(biāo)準(zhǔn)(TR36系列)已經(jīng)進(jìn)入完善的過程中,不再會有大的改動。相對于3GPP對3G系統(tǒng)所制定的標(biāo)準(zhǔn),LTE標(biāo)準(zhǔn)有個顯著的特點(diǎn),就是在整個標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中充分考慮了TDD和FDD模式的相似性,即所采用的各種技術(shù)要盡量減少在兩種應(yīng)用下需要做的修改。我認(rèn)為這種思路對于TD-LTE的發(fā)展和應(yīng)用來說是利大于弊的:首先,3G標(biāo)準(zhǔn)中的WCDMA和CDMA2000由于商用啟動時間較早,而且在技術(shù)層面的發(fā)展成熟也有清晰的路線,無論在起跑點(diǎn)還是國際上的關(guān)注程度來說都優(yōu)于TD-SCDMA,那么如果在LTE中盡量消除TDD與FDD的差異的話,很多FDD系統(tǒng)的演進(jìn)版本也將支持TDD系統(tǒng),這對TD-LTE系統(tǒng)的成熟和國際市場推廣具有良好的推動作用;其次,針對未來有限的頻帶資源,TD-LTE相對于LTE FDD來說具有“天然”的優(yōu)勢,這為運(yùn)營商考慮在有限頻帶上提供服務(wù),并同時不用額外增加很多設(shè)備重復(fù)投資提供了可能,那么對于那些已經(jīng)部署了FDD制式的運(yùn)營商來說TD-LTE也將會是不錯的選擇;再次,針對TDD的特點(diǎn),可采用多種先進(jìn)技術(shù)來提高性能,比如像基于智能天線的多流MIMO技術(shù),信號處理算法更加靈活和有效??偠灾?,LTE中TDD與FDD的差異很大程度上僅表現(xiàn)在幀結(jié)構(gòu)上,在技術(shù)層面上,包括多址方式、多天線方案和調(diào)制編碼方式等等都保持了很高的一致性,而這種要求是有利于TD-LTE的初期發(fā)展的。
挑戰(zhàn)猶存
3GPP2為CDMA2000系列標(biāo)準(zhǔn)制定的演進(jìn)升級版本命名為UMB,是與3GPP的LTE平行的一個概念,很多系統(tǒng)需求和增強(qiáng)型的物理層技術(shù)都與LTE相同,比如都支持可升級至20MHz的帶寬,都是以O(shè)FDMA技術(shù)為基礎(chǔ),并針對無線移動環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化的移動無線寬帶系統(tǒng),也同樣采用了AMC、HARQ以及MIMO技術(shù)以更有效地提高傳輸速率和接收性能。但相對于LTE來說,UMB也有其自身的特點(diǎn),它是3G標(biāo)準(zhǔn)中CDMA2000的演進(jìn)版本,因此在標(biāo)準(zhǔn)中繼承了部分原來CDMA系統(tǒng)的技術(shù)。根據(jù)3GPP2公布的數(shù)據(jù),UMB系統(tǒng)由于采用了64QAM調(diào)制方式和4×4MIMO以后,系統(tǒng)在20MHz帶寬中前、反向物理鏈路上可以達(dá)到的峰值速率為288Mbps/75Mbps,并且對于實(shí)時性業(yè)務(wù),如VoIP進(jìn)行了優(yōu)化,通過系統(tǒng)信令開銷的降低,將VoIP容量擴(kuò)大到4倍以上。但從其物理層上來說,UMB仍然采用的是FDD的雙工方式,也必然存在如前述相對于TDD的“天然”的劣勢。另外,雖然業(yè)界對UMB能提供的良好用戶體驗(yàn)持樂觀的態(tài)度,但是由于某種技術(shù)的發(fā)展前景也必將是其所處的市場環(huán)境、政府策略導(dǎo)向以及整條產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展來決定的,所以筆者對UMB在國內(nèi)的應(yīng)用前景持謹(jǐn)慎態(tài)度。
相對于前述的FDD系統(tǒng)來說,對TD-LTE構(gòu)成的最大挑戰(zhàn)來自于WiMAX陣營。WiMAX的提出可以追溯到2004年,IEEE為了應(yīng)對城域?qū)拵o線接入的發(fā)展,于當(dāng)年正式發(fā)布固定WiMAX802.16d標(biāo)準(zhǔn),為城域范圍內(nèi)的固定寬帶無線接入提出了一種解決方案,為了迎合全球通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展移動化和寬帶化結(jié)合的趨勢,于2005年底推出了支持移動性的WiMAX802.16e,并于日前成為了國際3G標(biāo)準(zhǔn)中的一員,加入到3G標(biāo)準(zhǔn)在國際范圍內(nèi)的大博弈中。而其演進(jìn)版本IEEE802.16m正在向全球征集技術(shù)提案,面向的就是ITU的4G標(biāo)準(zhǔn)方案,因此WiMAX成為了TD-LTE的又一個有力的競爭者。之所以說它相對于FDD系統(tǒng)來說更具有挑戰(zhàn)性,是因?yàn)閃iMAX所提交的標(biāo)準(zhǔn)方案也是采用TDD的模式,在頻譜分配及設(shè)備方面具有非常多的相似性,而物理層方面也具有很多類似的技術(shù),這無疑為我國自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA乃至演進(jìn)系統(tǒng)的商業(yè)化道路上增加了變數(shù)。但是,筆者認(rèn)為TD-LTE無論從技術(shù)層面還是市場層面相對于WiMAX都具有一定的優(yōu)勢,最突出的表現(xiàn)是國內(nèi)已經(jīng)積累了TD-SCDMA大規(guī)模組網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn),已建立了芯片、終端、基站、核心網(wǎng)、配套軟件、儀表等完整的產(chǎn)業(yè)鏈,而WiMAX尚沒有成熟的產(chǎn)品推向市場,也就無現(xiàn)今大規(guī)模組網(wǎng)的可能性,并且WiMAX的標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中,由于要兼顧各方面存在的諸多利益,故存在很多的候選項,雖然增加了靈活性,但這喪失了相關(guān)行業(yè),特別是設(shè)備制造商的統(tǒng)一性,也會對日后組網(wǎng)設(shè)備的兼容性產(chǎn)生不可預(yù)期的影響。當(dāng)然,由于兩者都是采用TDD的雙工方式,很多技術(shù)也都是可以互相借鑒和進(jìn)步的,特別是在TD-LTE的后續(xù)演進(jìn)中,也許能夠達(dá)到一定程度的融合。
各種3G系統(tǒng)向IMT-Advanced可能的演進(jìn)如圖所示,為保持TD-SCDMA的可持續(xù)發(fā)展,并進(jìn)一步擴(kuò)大我國在未來4G系統(tǒng)中的自主知識產(chǎn)權(quán),以信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院、中國移動研究院、華為、中興、大唐等企業(yè)和以清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)等高校為核心,從2006年10月開始共同開展IMT-Advanced研究工作,并向ITU提交了我國自主的4G技術(shù)提案,一方面對TD-SCDMA特色核心技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展和增強(qiáng),使之與MIMO、OFDMA主流技術(shù)更有效地結(jié)合,主要體現(xiàn)在更好的多址方式、對智能天線技術(shù)在MIMO下的擴(kuò)展、針對新型多址方式的新型聯(lián)合檢測技術(shù)和TDD下的同步技術(shù)等;另一方面對在OFDMA+MIMO共性技術(shù)和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上提出新型技術(shù),進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能,主要體現(xiàn)在先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方案、有效的信道編碼,甚至考慮中繼和分布式天線等增強(qiáng)型技術(shù)。
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