TD—LTE關(guān)鍵技術(shù)和引入策略研究——科技論文

    到目前為止，移動(dòng)通信系統(tǒng)主要經(jīng)過(guò)了三個(gè)發(fā)展階段，第一個(gè)階段是模擬通信系統(tǒng)，這主要是指僅僅具備語(yǔ)音功能的蜂窩電話，它存在很多缺陷，比如，無(wú)法漫游，無(wú)法對(duì)頻譜充分的利用，各個(gè)系統(tǒng)之間處于一個(gè)相對(duì)孤立的狀態(tài)等。第二個(gè)階段是數(shù)字通信系統(tǒng)，這主要是指TDMA技術(shù)和CDMA技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了模擬技術(shù)到數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變，但因其本身局限性比較大，比如，制式不同，寬帶有限等，也無(wú)法滿足消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求。第三個(gè)階段是多媒體通信技術(shù)，它主要包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WiMAX的802.16e四大標(biāo)準(zhǔn)，LTE系統(tǒng)就是在多媒體通信技術(shù)的基礎(chǔ)上演進(jìn)而來(lái)的，它不僅可以提供快速寬帶、減少傳輸延時(shí)，而且還可以對(duì)Qos有進(jìn)一步的保障。正交頻多址技術(shù)和虛擬多輸入輸出技術(shù)是TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)的關(guān)鍵。

1.TD—LTE關(guān)鍵技術(shù)

1.1智能天線處理技術(shù)

    基站在TD-SCDMA系統(tǒng)中使用的是陣列天線，并在基帶處理過(guò)程中引進(jìn)了智能天線信號(hào)處理技術(shù)。所謂的智能天線信號(hào)處理技術(shù)主要涵蓋了兩方面的內(nèi)容：一，在充分利用空間信道估計(jì)、均衡技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)在同一時(shí)刻發(fā)往基站的各種信號(hào)做空間濾波處理；二，在充分掌握用戶信號(hào)和干擾信號(hào)的空間方位特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的賦形波束給各個(gè)用戶發(fā)送下行信號(hào)[1]。簡(jiǎn)而言之，智能天線就像一個(gè)濾波器，在并行天線速波的作用下，降低用戶之間的信號(hào)相互干擾。對(duì)于提高未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)性能，智能天線主要可以發(fā)揮以下幾個(gè)功能：一，擴(kuò)大移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量；二，擴(kuò)大移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋范圍；三，使頻譜得到最大的利用；四，節(jié)約移動(dòng)通信系統(tǒng)成本，減少干擾，降低污染。

1.2多徑聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)

    多徑干擾和多用戶干擾問(wèn)題在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中較為常見(jiàn)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要是在接收端設(shè)置一個(gè)能夠與發(fā)送地址碼相配的濾波器，進(jìn)而達(dá)到使信號(hào)分離的目的。理想狀態(tài)下，濾波器和信道響應(yīng)的相關(guān)波形進(jìn)行結(jié)合，對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行充分的利用，就可以把多徑干擾徹底消除。非理想狀態(tài)下，這種方法會(huì)提高誤碼率，就沒(méi)有辦法消除干擾。所謂的多徑聯(lián)合技術(shù)指的就是在充分掌握用戶信號(hào)和多徑信息的基礎(chǔ)上，把用戶信號(hào)的分離看成是一個(gè)統(tǒng)一的有關(guān)聯(lián)的聯(lián)合檢測(cè)，進(jìn)而消除用戶之間信號(hào)的相互干擾[2]。多徑聯(lián)合技術(shù)在提高系統(tǒng)性能方面主要可以發(fā)揮以下幾個(gè)作用：一，減少或消除干擾；二，增加系統(tǒng)容量；三，簡(jiǎn)化功控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.3上行同步

    對(duì)分配在同一時(shí)隙的各個(gè)上行信號(hào)，要求同時(shí)抵達(dá)基站，這就是上行同步。上行同步主要有兩個(gè)過(guò)程，一個(gè)是同步建立，另一個(gè)是同步保持，在建立上行同步的時(shí)候，終端先通過(guò)下行導(dǎo)頻信道完成下行同步，并且解調(diào)廣播信息，再通過(guò)下行導(dǎo)頻信道的接入來(lái)完成上行同步。在同步保持的時(shí)候，基站對(duì)上行信號(hào)的達(dá)到時(shí)刻進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)下行信道對(duì)終端的發(fā)射時(shí)間實(shí)行閉環(huán)控制。

1.4動(dòng)態(tài)信道分配

    在TD-SCDMA中運(yùn)用時(shí)域TDMA 操作是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信道分配的一個(gè)重要前提，在上下鏈路上，每個(gè)用戶設(shè)備只在上下鏈路的時(shí)隙中活動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙工無(wú)線鏈路的有效操作。

    動(dòng)態(tài)信道分析主要有以下幾種分配形式：一，改變時(shí)隙；二，改變無(wú)線載波；三，利用智能天線的定向性進(jìn)行空域動(dòng)態(tài)信道分配。利用動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)，可以使得系統(tǒng)自身產(chǎn)生的干擾減到最小。

2.TD—LTE發(fā)展現(xiàn)狀

    當(dāng)下，WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA是全球現(xiàn)有的3G標(biāo)準(zhǔn)，WCDMA在歐洲市場(chǎng)普及最快，用戶也最多，CDMA2000在美國(guó)市場(chǎng)得到了迅速普及，并且擁有大量用戶TDSCDMA是中國(guó)的3G標(biāo)準(zhǔn)，多年發(fā)展之后，也日漸成熟[3]。中國(guó)移動(dòng)在2012年發(fā)布的財(cái)報(bào)顯示，為了發(fā)展TD-SCDMA，累計(jì)投資已經(jīng)超過(guò)一千八百個(gè)億，補(bǔ)貼也已經(jīng)超過(guò)320億。現(xiàn)在中國(guó)各大中型城市都已經(jīng)被TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并且TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)利用率也在逐年增長(zhǎng)，TD-SCDMA手機(jī)已經(jīng)超過(guò)六千萬(wàn)部。在TD-LTE技術(shù)方面，全國(guó)15個(gè)大型城市已經(jīng)展開(kāi)擴(kuò)大規(guī)模測(cè)試，并且已經(jīng)取得較大進(jìn)展，國(guó)家也對(duì)此表示大力支持。在終端方面，TD-LTE已經(jīng)推出了多頻段商用芯片，納米芯片也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)來(lái)量產(chǎn)，4款多頻段手機(jī)也已經(jīng)推出，并且支持多種模式。就在今年，全國(guó)將有一百個(gè)城市被TD-LTE覆蓋，不久的將來(lái)，中國(guó)移動(dòng)的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是全球最大的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。

3.引入策略

    在TD-LTE產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的推動(dòng)下，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的部署也日漸臨近，在保護(hù)已有投資的前提下，如何有序的引入LTE網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前最需解決的問(wèn)題。從LTE產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程時(shí)間表來(lái)看，在2010年下半年就開(kāi)始對(duì)規(guī)模實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了策劃，2012年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用，當(dāng)下中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)完成了4期的TD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，在LTE規(guī)模商用中，TD網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模。所以，LTE網(wǎng)絡(luò)是D-SCDMA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的必然方向，實(shí)現(xiàn)這種演進(jìn)，主要有兩條途徑：一，直接演進(jìn)，就是由TD-SCDMA直接演進(jìn)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)；二，遞升演進(jìn)，TD網(wǎng)絡(luò)先演進(jìn)到HSPA再演進(jìn)到LTE。從實(shí)際考慮的話，直接演進(jìn)相對(duì)比會(huì)比較順利，因?yàn)閺S家的支持度比較高，但是，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，LTE進(jìn)行了較大的修改，演進(jìn)缺乏平滑，沒(méi)有辦法對(duì)原來(lái)的3G網(wǎng)絡(luò)投資進(jìn)行全面的保護(hù)。遞升演進(jìn)基本上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的可能，因?yàn)閷?shí)際中的HSPA+的標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)業(yè)化程度較之于LTE都要更落后，對(duì)HSPA+的引入不能確定，所以，只能考慮第一途徑。LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在各個(gè)階段的引入方法主要有以下幾種：一，在建設(shè)初期，可以直接把原來(lái)的TD網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更換掉，使用2G和LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋，也可以再添加一個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)，在這兩種方式中，LTE都是作為2G或3G業(yè)務(wù)覆蓋的補(bǔ)充，從而起到分流的作用，與此同時(shí)，LTE重點(diǎn)覆蓋那些有高速率數(shù)據(jù)要求的地方，以滿足高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求；二，在建設(shè)中期，對(duì)有需求的區(qū)域進(jìn)行LTE建設(shè)，滿足高速率數(shù)據(jù)需求；三，在建設(shè)后期，在充分了解數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r的提前下，有計(jì)劃有重點(diǎn)的逐步擴(kuò)大LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。

4.結(jié)語(yǔ)

    TD-LTE就是分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)的意思，它是由中國(guó)移動(dòng)、中興、華為、大唐、西門(mén)子等共同開(kāi)發(fā)的4G移動(dòng)通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。LTE對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率、頻譜利用率都有較高的要求，并且在降低運(yùn)營(yíng)和建網(wǎng)費(fèi)用方面要繼續(xù)改進(jìn)，進(jìn)而為用戶提供“一直在線”的體驗(yàn)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，LTE必須能夠和現(xiàn)有的系統(tǒng)共存。

    TD-LTE是TD-SCDMA的未來(lái)演進(jìn)方向，要實(shí)現(xiàn)這一演進(jìn)，中國(guó)移動(dòng)必須做好TD-SCDMA，這主要有兩個(gè)原因：一，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈廠家對(duì)TD-LTE的理解是開(kāi)發(fā)TD-LTE產(chǎn)業(yè)的重要條件，假設(shè)TD-SCDMA做不好，產(chǎn)業(yè)鏈廠家就無(wú)法在TD-LTE中投入足夠的資金，這樣就會(huì)對(duì)TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈的競(jìng)爭(zhēng)能力造成不良影響，所以，做好TD-SCDMA不僅僅是對(duì)自主創(chuàng)新國(guó)策的實(shí)踐，又是對(duì)TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)廠家的鼓勵(lì)，更是未來(lái)做好TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵；二，中國(guó)要拓展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，培育市場(chǎng)需要一定的時(shí)間，當(dāng)下的中國(guó)市場(chǎng)主要還是2G市場(chǎng)，與LTE相比，用戶使用手機(jī)的習(xí)慣將會(huì)有一個(gè)巨大的改變，所以，在這兩者之間，必須建立一個(gè)培育市場(chǎng)，使用戶、用戶使用手機(jī)的習(xí)慣、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)得到足夠的培育，TD-SCDMA正好可以來(lái)完成這樣的培育，這對(duì)TD-LTE的成功也起著關(guān)鍵的作用。

    總而言之，TD-SCDMA的成功不僅有利于提高3G的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且還會(huì)推動(dòng)LTE和4G的順利發(fā)展，TD-SCDMA不僅在技術(shù)上優(yōu)勢(shì)眾多，而且還有國(guó)家的大力支持以及巨大的市場(chǎng)需求，只要能夠一心運(yùn)營(yíng)，一定會(huì)取得成功。 

【參考文獻(xiàn)】

[1] 胡恒杰，朱強(qiáng)，孟繁麗，等. TD-LTE組網(wǎng)策略研究[J]. 移動(dòng)通信，2010，12（21）：149-153.
[2] 胡恒杰，梁璟，朱強(qiáng)，等. TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的引入策略研究[J]. 移動(dòng)通信， 2010，15（13）:23—25.
[3] 沈嘉，索士強(qiáng)，全海洋，等. 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 人民郵電出版社，2008，21（17）:87—89