羅輯

【摘 要】本文分析了TD-LTE的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、技術(shù)要點(diǎn)、室內(nèi)覆蓋規(guī)劃建設(shè)方案及發(fā)展前景進(jìn)行了論述，以供同仁參考。

【關(guān)鍵詞】TD-LTE；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；技術(shù)要點(diǎn)；室內(nèi)覆蓋規(guī)劃建設(shè)方案；發(fā)展前景

0.前言

LTE中文譯名“長(zhǎng)期演進(jìn)汁劃”，它并非人們普遍誤解的4G，而是3G和4G之間的過(guò)渡，無(wú)限接近4G，義稱(chēng)3.9G或準(zhǔn)4G。與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等方面。LTE采用由Node B構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)和降低延遲，實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延、低復(fù)雜度和低成本的要求。本文分析了TD-LTE的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、技術(shù)要點(diǎn)、室內(nèi)覆蓋規(guī)劃建設(shè)方案及發(fā)展前景進(jìn)行了論述，以供同仁參考。

1.TD-LTE的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）頻譜靈活配置。頻譜資源是無(wú)線通信中最寶貴的資源，隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，多媒體業(yè)務(wù)對(duì)于頻譜的需求日益增加。現(xiàn)有的GSM通信系統(tǒng)均采用FDD雙工方式。FDD雙工方式占用了大量的頻譜資源，同時(shí)，一些零散頻譜資源由于FDD不能使用而閑置，造成資源浪費(fèi)。由于TD-LTE系統(tǒng)無(wú)需成對(duì)的頻率，可以方便地配置在LTE FDD系統(tǒng)所使用的零散頻段上，具有一定的頻譜靈活性，能有效提高頻譜利用率。因此，在頻譜資源方面，TD-LTE系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢(shì)。另外，根據(jù)TD-LTE幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，TD-LTE系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型靈活配置幀的上下行配比。比如瀏覽網(wǎng)頁(yè)、視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)，下行數(shù)據(jù)明顯大于上行數(shù)據(jù)流量，系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的分析，配置下行幀多于上行幀，而在提供傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，系統(tǒng)可以上下行相等。

（2）智能天線應(yīng)用。智能天線技術(shù)是未來(lái)無(wú)線技術(shù)的發(fā)展方向。它能降低多址干擾。增加系統(tǒng)的吞吐量。在TD-LTE系統(tǒng)中。上下行鏈路使用相同頻率，且間隔時(shí)間較短，小于信道相干時(shí)間，鏈路無(wú)線傳播環(huán)境差異不大。在使用賦形算法時(shí)，由于上下行鏈路可以使用信號(hào)傳播的無(wú)線環(huán)境受頻率選擇性衰落的影響不同，根據(jù)上行鏈路計(jì)算得到的權(quán)值不能直接應(yīng)用于下行鏈路。因而，TD-LTE系統(tǒng)能有效降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。

2.TD-LTE的技術(shù)要點(diǎn)

（1）LTE物理層的傳輸技術(shù)。LTE 物理層傳輸技術(shù)包括物理層上下行傳輸方案、幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、小區(qū)間干擾控制技術(shù)、多天線技術(shù)、小區(qū)搜索技術(shù)和隨機(jī)接入技術(shù)等。采用OFDM是LTE系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)時(shí)延擴(kuò)展有較強(qiáng)的抵抗力，減小符號(hào)間干擾，通常在OFDM符號(hào)前加入保護(hù)間隔，只要保護(hù)間隔大于信道的時(shí)延擴(kuò)展則可以完全消除符號(hào)間干擾。MIMO作為提高系統(tǒng)傳輸率的最主要手段，也受到了廣泛關(guān)注。由于OFDM的子載波衰落情況相對(duì)平坦，十分適合與MIMO 技術(shù)相結(jié)合，提高系統(tǒng)性能。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道。

（2）LTE 的系統(tǒng)架構(gòu)。3G的網(wǎng)絡(luò)由基站（NB）、RNC、服務(wù)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）和網(wǎng)關(guān)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）4 個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，而LTE 網(wǎng)絡(luò)僅由演進(jìn)型通用地面無(wú)線接入網(wǎng)基站（E-UTRAN 基站即eNB）和接入網(wǎng)關(guān)（AGW）組成，相比WCDMA（HSDPA）網(wǎng)絡(luò)采用了更為扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這一方面減少了設(shè)備的數(shù)量，同時(shí)也大大降低了業(yè)務(wù)時(shí)延。LTE 的總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)涉及的功能包括：無(wú)線資源管理（RRM），UE與網(wǎng)絡(luò)的QoS協(xié)商，位置管理，尋呼、空閑和激活狀態(tài)移動(dòng)性管理，不同接入技術(shù)間的移動(dòng)性，安全和加密，報(bào)頭壓縮，上層自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（OuterARQ），IP 地址分配，漫游，多媒體廣播與組播（MBMS）等。

（3）LTE 的空中接口協(xié)議。由于基于全分組的協(xié)議，3GPP LTE的協(xié)議結(jié)構(gòu)得到極大簡(jiǎn)化，RLC和MAC都位于節(jié)點(diǎn)eNB，因此調(diào)度器可以根據(jù)信道質(zhì)量對(duì)RLC服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）進(jìn)行切割，從而減少填充和充分利用信道的傳輸能力，同時(shí)可以對(duì)RLC層的自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）和MAC層的混合自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（HARQ）進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化。

3.TD-LTE室內(nèi)覆蓋規(guī)劃建設(shè)方案

TD-LTE的魅力在于高速數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)，而視頻電話、視頻流、游戲等高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般都發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境中，這些業(yè)務(wù)功能都需要較大的系統(tǒng)容量和良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。由于室內(nèi)分布系統(tǒng)是解決室內(nèi)覆蓋的主要方式，TD-LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)將是TD-LTE整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)之一。TD-LTE系統(tǒng)中引入了MIMO技術(shù)，能夠有效提高業(yè)務(wù)速率。如果不需要支持MIMO，TD-LTE的覆蓋方式與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似。如果需要支持MIMO，則需要設(shè)置雙天線。這樣就需要兩套天線以及射頻信號(hào)分配系統(tǒng)。對(duì)于MIMO，可考慮兩種方式，多用戶（MU-MIMO）方式和單用戶MIMO（SU-MIMO）方式。根據(jù)上面的分析，在建設(shè)室外覆蓋的同時(shí)，應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行室內(nèi)分布的建設(shè)，但考慮到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中施工難度，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期主要考慮進(jìn)行MU-MIMO的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)，只在一些單用戶數(shù)據(jù)速率要求特別高的務(wù)業(yè)點(diǎn)引入SU-MIMO的覆蓋；在后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，再根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要進(jìn)行SU-MIMO方案的建設(shè)，以提高單用戶的數(shù)據(jù)速率。對(duì)于室內(nèi)覆蓋，也需關(guān)注家庭基站（Femtocell）的覆蓋方式?？紤]到Backhaul的主要方式為XDSL，同時(shí)考慮到家庭的實(shí)際吞吐量需求，建議以小帶寬的系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，如1.4MHz、3MHz系統(tǒng)。在確保室內(nèi)分布系統(tǒng)提供良好的室內(nèi)覆蓋的同時(shí)，需要控制好室內(nèi)信號(hào)，避免對(duì)室外構(gòu)成強(qiáng)干擾。家庭基站的覆蓋方式需要解決切換和用戶重選的問(wèn)題，還有待進(jìn)一步的研究。

4.TD-LTE通信系統(tǒng)的發(fā)展前景

LTE已被作為無(wú)線接入網(wǎng)未來(lái)的演進(jìn)方向，越來(lái)越多的國(guó)際通信公司積極參與并推動(dòng)LTE的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。到目前為止，全球已有60多個(gè)國(guó)家或地區(qū)近140家運(yùn)營(yíng)商正在對(duì)LTE進(jìn)行投資建設(shè)，有些專(zhuān)家甚至預(yù)測(cè)，全球極大可能在1-2兩年內(nèi)會(huì)掀起LTE投資建設(shè)的高潮。全球移動(dòng)用戶數(shù)量超過(guò)50億，普及率達(dá)到75%以上，如此龐大的用戶群體，其可觀的市場(chǎng)前景可想而知。同時(shí)，由于LTE 技術(shù)沒(méi)有固定的使用頻段，可以部署于現(xiàn)有的2G和3G系統(tǒng)的頻段，也可以選擇在更高的頻段（如2.6GHz）。模擬電視業(yè)務(wù)使用的700MHz頻段隨著電視信號(hào)由模擬向數(shù)字技術(shù)過(guò)渡，將逐漸被釋放出來(lái)。這段頻率相對(duì)于目前3G使用的頻段，穿透能力更強(qiáng)，傳輸范圍更廣，非常適合用于移動(dòng)通信技術(shù)，因此被視為寬帶無(wú)線移動(dòng)技術(shù)的目標(biāo)使用頻段。美國(guó)率先在700MHz 頻段上應(yīng)用LTE 將在全球起到示范作用。沃達(dá)豐德國(guó)和Verizon 已經(jīng)在此頻段進(jìn)行了LTE測(cè)試。在法國(guó)、芬蘭和瑞典等國(guó)家已經(jīng)決定或計(jì)劃將700Mhz 頻段用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。不過(guò)歐洲大多數(shù)國(guó)家的電視信號(hào)的模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)進(jìn)程要到2012年才能完成，因此歐洲700MHz預(yù)計(jì)還需要幾年時(shí)間才能用于移動(dòng)業(yè)務(wù)。最后，希望這種優(yōu)勢(shì)巨大的4G技術(shù)盡快服在大眾中普及，也希望中國(guó)乘著TD-LTE-Advanced技術(shù)的發(fā)展契機(jī)，領(lǐng)跑全球移動(dòng)通信市場(chǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡宏林，徐景.3GPPLTE無(wú)線鏈路關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.