北京郵電大學：TD-LTE直面挑戰

　　TD-SCDMA演進系統TD-LTE及后續的TD-LTE+系統，面對來自世界范圍內LTEFDD、UMB和WiMAX的競爭壓力和挑戰，在良好的國內策略及市場導引下和在業已成熟完善的產業鏈背景下，必將以其優異的技術殺出重圍，增強我國在世界移動通信領域內的競爭力。

　　幀結構統一邁向4G第一步

　　近年來，3G網絡的大規模部屬已經悄然開始，而國際上對于3G以后(Beyond3G)，即4G系統的標準制訂工作也已經開始提上議事日程。國際電信聯盟從2000年啟動4G相關研究，于去年11月16日結束的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)確定了新的頻段，并從2008年開始向全世界征求4G候選技術。2007年3月，中國信息產業部成立了IMT-Advanced推進組，其主要任務之一就是推進TD-SCDMA在國際標準化組織內的順利演進。

　　就目前TD-SCDMA演進標準的進程來看，在2007年11月召開的3GPP　RAN151次會議上通過了由27家公司聯署的LTETDD融合的幀結構建議，今后LTDTDD的幀結構不再分為Type1和Type2，而是統一成為一種，并且這一幀結構被確定為基于我國的TD-SCDMA的幀結構。

　　TD-LTE優勢凸顯

　　但是，TD-LTE在其發展過程中，也必將要應對來自其他系統的挑戰，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及演進版本IEEE802.16m)陣營。其中，3GPP2已確定UMB為CDMA2000系列標準的演進升級版本，也于日前正式公布了空中接口規范；IEEE于2005年底推出了支持移動性的寬帶無線接入標準IEEE802.16e，并于近期成為了國際3G標準中的一員，其演進版本IEEE802.16m正在向全球征集技術提案，也必將成為4G的有力候選者。

　　面對這些挑戰，TD-LTE系統具有其自身的優勢，這主要是來自于TD-SCDMA現有的核心技術大部分得到了繼承、擴展和增強，同時也有與MIMO、OFDM主流技術有機結合，引入新型技術以顯著提高系統性能，為在未來的4G標準中能夠取得更多的專利提供了可能。

　　考慮到目前3GPPLTE已經完成了技術提案的征集工作，LTE的標準(TR36系列)已經進入完善的過程中，不再會有大的改動。相對于3GPP對3G系統所制定的標準，LTE標準有個顯著的特點，就是在整個標準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要盡量減少在兩種應用下需要做的修改。我認為這種思路對于TD-LTE的發展和應用來說是利大于弊的：首先，3G標準中的WCDMA和CDMA2000由于商用啟動時間較早，而且在技術層面的發展成熟也有清晰的路線，無論在起跑點還是國際上的關注程度來說都優于TD-SCDMA，那么如果在LTE中盡量消除TDD與FDD的差異的話，很多FDD系統的演進版本也將支持TDD系統，這對TD-LTE系統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”的優勢，這為運營商考慮在有限頻帶上提供服務，并同時不用額外增加很多設備重復投資提供了可能，那么對于那些已經部署了FDD制式的運營商來說TD-LTE也將會是不錯的選擇；再次，針對TDD的特點，可采用多種先進技術來提高性能，比如像基于智能天線的多流MIMO技術，信號處理算法更加靈活和有效。總而言之，LTE中TDD與FDD的差異很大程度上僅表現在幀結構上，在技術層面上，包括多址方式、多天線方案和調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的初期發展的。

　　挑戰猶存

　　3GPP2為CDMA2000系列標準制定的演進升級版本命名為UMB，是與3GPP的LTE平行的一個概念，很多系統需求和增強型的物理層技術都與LTE相同，比如都支持可升級至20MHz的帶寬，都是以OFDMA技術為基礎，并針對無線移動環境進行優化的移動無線寬帶系統，也同樣采用了AMC、HARQ以及MIMO技術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，它是3G標準中CDMA2000的演進版本，因此在標準中繼承了部分原來CDMA系統的技術。根據3GPP2公布的數據，UMB系統由于采用了64QAM調制方式和4×4MIMO以后，系統在20MHz帶寬中前、反向物理鏈路上可以達到的峰值速率為288Mbps/75Mbps，并且對于實時性業務，如VoIP進行了優化，通過系統信令開銷的降低，將VoIP容量擴大到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，雖然業界對UMB能提供的良好用戶體驗持樂觀的態度，但是由于某種技術的發展前景也必將是其所處的市場環境、政府策略導向以及整條產業鏈的發展來決定的，所以筆者對UMB在國內的應用前景持謹慎態度。

　　相對于前述的FDD系統來說，對TD-LTE構成的最大挑戰來自于WiMAX陣營。WiMAX的提出可以追溯到2004年，IEEE為了應對城域寬帶無線接入的發展，于當年正式發布固定WiMAX802.16d標準，為城域范圍內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業發展移動化和寬帶化結合的趨勢，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標準中的一員，加入到3G標準在國際范圍內的大博弈中。而其演進版本IEEE802.16m正在向全球征集技術提案，面向的就是ITU的4G標準方案，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系統來說更具有挑戰性，是因為WiMAX所提交的標準方案也是采用TDD的模式，在頻譜分配及設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，這無疑為我國自主知識產權的TD-SCDMA乃至演進系統的商業化道路上增加了變數。但是，筆者認為TD-LTE無論從技術層面還是市場層面相對于WiMAX都具有一定的優勢，最突出的表現是國內已經積累了TD-SCDMA大規模組網的經驗，已建立了芯片、終端、基站、核心網、配套軟件、儀表等完整的產業鏈，而WiMAX尚沒有成熟的產品推向市場，也就無現今大規模組網的可能性，并且WiMAX的標準在制定過程中，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，但這喪失了相關行業，特別是設備制造商的統一性，也會對日后組網設備的兼容性產生不可預期的影響。當然，由于兩者都是采用TDD的雙工方式，很多技術也都是可以互相借鑒和進步的，特別是在TD-LTE的后續演進中，也許能夠達到一定程度的融合。

　　各種3G系統向IMT-Advanced可能的演進如圖所示，為保持TD-SCDMA的可持續發展，并進一步擴大我國在未來4G系統中的自主知識產權，以信息產業部電信研究院、中國移動研究院、華為、中興、大唐等企業和以清華大學、北京郵電大學等高校為核心，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技術提案，一方面對TD-SCDMA特色核心技術進行擴展和增強，使之與MIMO、OFDMA主流技術更有效地結合，主要體現在更好的多址方式、對智能天線技術在MIMO下的擴展、針對新型多址方式的新型聯合檢測技術和TDD下的同步技術等；另一方面對在OFDMA+MIMO共性技術和現有標準基礎上提出新型技術，進一步提高系統性能，主要體現在先進的調制技術、小區間干擾協調方案、有效的信道編碼，甚至考慮中繼和分布式天線等增強型技術。