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标题: LTE TDD在未来4G技术标准中的位置 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 13:20
标题: LTE TDD在未来4G技术标准中的位置
摘要：国际电联（ITU）无线电通信部门（ITU-R）正在征集IMT-Advanced标准的建议，IMT-Advanced是ITU对于4G的称呼。虽然该标准的技术要求尚未确定下来，但WiWax、LTE等技术倡导者已在积极准备提出自己的提案。LTETDD作为中国移动TD-SCDMA技术的演进，在未来的4G中占有重要意义。本文旨在对未来4G技术标准进行多角度的对比分析，评估LTETDD技术在未来4G技术标准中的位置。
引言
随着各种互联网应用的蓬勃发展，现有的3G网络已经不能满足人满日益增长的需要。无线通信系统呈现出移动化、宽带化和IP化的的发展趋势，在此形势下，国际电联（ITU）提出了更高的要求——IMT-Advanced，也就是我们说的4G技术。WiMAX、LTE和UMB是目前向4G演进的最主要标准。
LTE(LongTermEvolution)同时定义了LTE FDD （Frequency Division Duplexing）和LTE TDD（Time Division Duplexing）两种方式，其中LTE TDD作为TD-SCDMA向4G的演进方式，是中国移动必然的选择，引人注目。本文将从技术性能、运营商和厂商的支持程度对主要标准进行分析，以评估LTE TDD技术在未来4G技术中的地位，得出一定的结论。
1、移动无线技术向4G演进的主要技术标准介绍
WiMAX、LTE和UMB被认为是移动通信向4G演进的主要三种技术标准。ITU对IMT-Advanced要求的峰值速率为：（1）低速移动、热点覆盖场景下1Gbit/s以上。（2）高速移动、广域覆盖场景下100Mbit/s。目前这三种标准都未达到ITU为IMT-Advanced制订的目标，因此IEEE和3GPP等各大标准组织都在积极修订各自的标准，以符合ITU-R的建议。
WiMAX是由IEEE提出的宽带无线接入技术，受到英特尔、思科等IT厂商的支持。由于没有原体制的束缚，最符合宽带接入市场的需求。采用WiMAX的运营商主要是固网运营商和新运营商，然而，这些运营商可以利用VoIP等技术，通过WiMAX网络为用户提供与蜂窝网络相同的移动语音服务。
LTE（LongTermEvolution）是3GPP提出的演进标准，它定义了LTEFDD和LTE TDD两种方式。LTE FDD受到了传统移动运营商的支持，中国移动则是LTE TDD的主要支持者。随着LTE TDD技术研究的深入，越来越多运营商和厂商加入到LTE TDD队伍中来。
UMB（Ultra-MobileBroadband）是3GPP2提出的超移动宽带技术，主要由美国高通公司支持，是CDMA2000系列标准的演进升级版本。但目前还没有一家运营商宣布计划试验或者布署这项技术。
2、3G标准向4G标准的演进方式
3G向4G的演进路径主要有3条：
（1）WiMAX从802.16e演进为802.16m的路线；
（2）WCDMA和TD－SCDMA，均从HSPA演进至HSPA＋，进而到LTE（分为FDD和TDD两种方式）；
（3）CDMA2000沿着1xEV－DORev.0、1xEV－DORev.A、1xEV－DO Rev.B，最终到UMB。
3G向4G的演进方式见下图：

图1：3G标准向4G标准演进方式

分析：
（1）目前UMB仍然没有运营商宣布采用，事实上已经退出4G标准的竞争。全球最大的CDMA运营商、美国第二大移动运营商VerizonWireless对外宣称其下一代网络将采取LTE技术，此举引得其他CDMA运营商纷纷效仿，他们分别投向了LTE和移动WiMAX。以下将不再对UMB进行分析。
（2）LTEFDD无疑将是采用最多的4G标准，它从WCDMA演进而来，同时又吸收了CDMA2000标准，使之能够向下兼容WCDMA和CDMA2000技术标准。成为被广泛接受的标准。
（3）LTETDD在频率利用率上具有较大优势，可以使用LTEFDD系统不易使用的零散频段，也将成为4G的主流技术标准。这两种方式各有优点，有互补性，可以共存。
（4）LTETDD和WiMAX具有比较大的相似度，可以融合。虽然目前WiMAX（802.16e）已经商用，短时间内融合的可能性已经不存在，但在未来4G发展中，WiMAX仍可能与LTETDD标准融合。目前我们可以把WiMAX可以看作是3G网络的一种补充。
3、三种主流标准的技术性能对比
下表是对目前三种主流标准的技术的对比：从主要技术性能进行评估：

（1）三种标准采用的技术相似度很高。例如都使用了相同或者相近的频带宽度、编码方式，都采用了OFDMA、MIMO等技术，在未来有可能继续融合。但不管如何融合，以上的技术必将成为未来4G标准的主流技术。
（2）兼容性方面，WiMax（802.16e）可以完全兼容WiMax（802.16d），在未来的4G中WiMax（802.16m）也可以完全兼容WiMax（802.16e），但对传统的3G网络无法支持。目前可以开发传统手机与WiMax相结合的双模解决这个问题。LTEFDD具有良好的向下兼容性，支持WCDMA/CDMA2000的演进，因此成为广受支持的标准。相比之下，似乎LTE TDD只支持TD-SCDMA演进。但事实并非如此：2008 年2月13日爱立信首家演示了在同一系统和终端平台上同时支持LTE FDD和TD-LTE技术。同时，沃达丰和中国移动宣布要求设备厂商同时支持LTE FDD和LTE TDD方式。未来两种方式共用平台将成为业界标准。
（3）频谱效率方面，LTETDD和WiMax都采用时分双工方式，不需要成对的频率，在频率资源紧张的今天，这种方式能够灵活配置频率，使用LTEFDD系统不易使用的零散频段。这也成为LTE TDD和WiMax最大的优势。
（4）从峰值速率看，LTETDD峰值速率会略低于LTEFDD。这是由于LTETDD需要在同一个载频上保持一定的上下行时隙的比例和需要预留一定的时隙资源作为上下行时隙之间的保护，所以LTE TDD的峰值速率低于LTE FDD。但仍在可接受范围内。
（5）从标准成熟度看，WiMAX已经商用，目前向802.16m的演进标准征集也比较顺利。而LTE预计2008年12月完成标准化工作第一版,最早商用也要等到2010年左右，大规模商用可能要在2012年后。在这一点上，WiMAX显然领先一步。
综上所述，以上三种标准系统性能基本相当，各有优势。在技术不分伯仲的前提下，运营商和厂商的支持力度将成为左右的标准前进方向的重要力量。

4、运营商支持度对4G技术的影响
运营商对通信标准的影响日益突出：运营商具备明确的市场需求和详细的发展时间表；运营商处于产业链核心，连接了最终消费者和终端、设备、增值服务提供商以及研究院所。其角色正从2G、3G时代的技术选择者转变为产业主导者。
下表是目前主要运营商的演进方向：

注：只有最后的一个CDMA大型市场没有明确下一步路线，即印度。不过印度在通信技术的话语权微弱。
分析：
（1）全部WCDMA和TD-SCDMA运营商和大部分CDMA2000运营商都选择了LTE作为未来的网络演进方向，似乎LTE已经成为未来4G技术的默认标准。
（2）传统的CDMA2000运营商调转方向，除了美国SprintNextel和Clearwire采用WiMax标准作为下一代网络的演进方向，世界上其他主要的CDMA运营商都准备部署LTE。如：美国VerizonWireless、日本KDDI、韩国SK电讯和韩国电信(KTF)、加拿大Bell和Telus。
（3）固网运营商和新兴运营商对WiMax更感兴趣（如英国电信），传统移动运营商则更支持LTE的演进方向。
（4）沃达丰和AT&T在采用LTE部署下一代网络的同时，也采用了WiMax作为补充，这主要因为LTE商用至少要到2010年，而WiMax正好可以弥补HSPA的速率不足问题。
综上所述，运营商对未来4G的标准影响可能是决定性的。从目前看，主流运营商几乎一致支持LTE标准。另外2008年2月中国移动、沃达丰和Verizon宣布联合开展LTETDD测试，此举避免了LTETDD被边缘化的问题，为未来LTE FDD和LTE TDD共同发展创造了条件。

5、厂商支持度对4G技术的影响
我们再来分析厂商对未来对通信标准的影响。
下表是目前以上标准支持的主要厂商：

分析：
（1）LTEFDD几乎所有主要的通信厂商均支持，反映出LTEFDD的强大根基。
（2）LTETDD方面，除了中国本土厂商大力支持外，爱立信、诺基亚西门子、阿尔卡特朗讯等国外厂商也表示支持LTETDD和LTEFDD的同步发展。在2008年2月份巴塞罗那的全球电信展中，世界最大的移动设备供应商——爱立信首家演示了在同一基站上支持LTE FDD和LTE TDD模式工作。爱立信也认为，未来4G终端也将同时支持两种工作模式。有理由相信会有更多厂商会参与到LTE TDD的设备开发上来。
（3）WiMax主要由英特尔、思科等IT公司支持，同时阿尔卡特朗讯和摩托罗拉也表示支持，并且投入资金进行开发。然而爱立信和北电网络均表示放弃或者缩减WiMAX的投资，专注发展LTE。
4G技术标准的演进关系到每个厂商的切身利益，而4G标准化过程中也必将不断产生对抗与融合。目前LTEFDD最受厂商支持，而LTETDD在中国移动和沃达丰的倡导下，必将与LTEFDD融合发展。IT巨头英特尔、思科等公司希望在未来的宽带接入市场上继续自己IT业的辉煌。
6、结论
通过以上的分析和评估，我们可以得出以下结论：
（1）虽然面对WiMax等技术的竞争，但LTEFDD和LTETDD作为3GPP的4G演进方向，几乎成为全球运营商的共同而且唯一的选择。
（2）LTETDD是中国移动TD－SCDMA标准的演进方向。LTEFDD和LTETDD各有优点，有互补性，可以共存，这也是LTE TDD成功的关键。中国应继续推动在同一系统和终端平台上同时支持LTE FDD和LTE TDD技术，并使之成为全球标准。
（3）在LTE阶段，LTETDD与LTEFDD走向联合将是大势所趋。国际电联（ITU）无线电通信部门（ITU-R）正在征集IMT-Advanced标准的建议，中国应该积极提出自己的标准的同时，也应考虑到与LTEFDD等技术的融合，使之LTE FDD和LTE TDD共同成为未来4G标准。
7、结束语
LTETDD技术上具有较高的频谱效率，在未来的4G中具有较强的优势，与LTEFDD有互补性，可以共存。作为中国移动TD-SCDMA技术的演进，LTE TDD的发展占有重要意义。在中国移动、沃达丰等运营商的推动下，在爱立信、大唐、华为等厂商的支持下，随着研究的深入和国际市场的推广，必将成为未来无线通信系统中的主流技术。
作者简介：潘海滨，中国移动北京公司网优中心。曾经在设计院工作6年多，有多年网络规划、优化和工程经验。

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