柴新代（中國(guó)人民解放軍61932部隊(duì)，北京 100088）

LTE終端功能標(biāo)準(zhǔn)化及關(guān)鍵技術(shù)分析

柴新代
（中國(guó)人民解放軍61932部隊(duì)，北京 100088）

本文從TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的頻段分配及對(duì)終端的基本性能要求出發(fā)，探討了LTE終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、以及中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要求及終端發(fā)展方向。

LTE終端；CSFB；VoLTE；eMBMS

1　LTE終端產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

隨著LTE技術(shù)的成熟和網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署，適應(yīng)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求的端到端產(chǎn)品在不斷的測(cè)試、改進(jìn)中逐步走向成熟。為避免重蹈TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期因終端掣肘帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、用戶感知差等狀況，在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署伊始，產(chǎn)業(yè)界就提出了對(duì)終端的具體要求。

1.1不同制式及頻段LTE終端的發(fā)展現(xiàn)狀

截至2016年6月，已有455家設(shè)備制造商的5614 款LTE用戶端設(shè)備上市，相比2015年同期增長(zhǎng)72%。智能手機(jī)數(shù)量名列榜首，共3580款，占所有終端比例超過(guò)60%，相比去年同期水平，智能手機(jī)增幅最大，是目前市場(chǎng)的主流發(fā)展方向。

TDD模式的終端為終端的重要形態(tài)，TDD終端的頻段符合中國(guó)移動(dòng)當(dāng)前的需求。截至 2016年6月，全球有2 141款TDD終端問(wèn)世。目前TDD終端中2.3 GHz 和2.6 GHz的占比最大。

FDD模式的終端中，各頻段終端數(shù)量最多的是低頻段Band 7和Band 3終端，低頻率終端增長(zhǎng)較快。各頻段終端情況如表1所示。

就國(guó)內(nèi)終端發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，手機(jī)研發(fā)廠家以全球領(lǐng)先終端廠家為主，包括蘋(píng)果、三星、LG、Sony、HTC、華為、中興、酷派、聯(lián)想等。

從終端芯片來(lái)看，芯片產(chǎn)品以多模融合、高集成度、單芯片為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。截至2013年底，全球共有14家芯片廠商成功開(kāi)發(fā)超過(guò)30款TD-LTE樣片和商用芯片。其中， TD-LTE SoC芯片款型迅速增加，低價(jià)TD-LTE SoC芯片平臺(tái)方案的上市支持千元TD-LTE智能終端加速形成量產(chǎn)能力。

1.2中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端基本性能要求

按照中國(guó)移動(dòng)的要求，自2014年5月31日起入庫(kù)測(cè)試的TD-LTE定制機(jī)需要支持TD-LTE/TDSCDMA/GSM/LTE-FDD/WCDMA 5種制式；另外，自2014年7月1日起入庫(kù)測(cè)試的TD-LTE定制機(jī)需支持Band 41，其中1 000元以上產(chǎn)品需支持Band 41全頻段，即中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端需要滿足多模多頻的基本性能要求。

表1　終端頻段分布

在LTE時(shí)代，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商LTE終端均存在多模多頻需求，因此3家運(yùn)營(yíng)商均在推動(dòng)終端間差異減小，以共享產(chǎn)業(yè)資源。移動(dòng)定制機(jī)產(chǎn)品可直接滿足聯(lián)通需求（技術(shù)上會(huì)限制使用），短期內(nèi)暫不支持電信cdma2000。預(yù)計(jì)未來(lái)會(huì)有廠家推出可供3家運(yùn)營(yíng)商通用的芯片平臺(tái)和終端產(chǎn)品。3家運(yùn)營(yíng)商對(duì)終端產(chǎn)品支持網(wǎng)絡(luò)制式的要求如圖1所示。

圖1　3家運(yùn)營(yíng)商對(duì)終端產(chǎn)品支持網(wǎng)絡(luò)制式的要求

1.3對(duì)應(yīng)LTE不同話音解決方案的終端分類

LTE網(wǎng)絡(luò)只有PS域、沒(méi)有CS域，就不同的終端類別來(lái)說(shuō)，目前共有3種話音解決方案。相應(yīng)地，不同的方案應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要設(shè)置不同的互操作參數(shù)。

1.3.1單卡雙待機(jī)方案

類型1終端：2G/3G為一模，4G為一模；話音業(yè)務(wù)由2G/3G模提供，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由4G模提供；如果沒(méi)有4G信號(hào)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由2G/3G模提供，終端回退成正常的3G終端，話音業(yè)務(wù)承載在2G/3G網(wǎng)絡(luò)上。采用這種方案需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置3G→2G的切換參數(shù)，保證話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

類型2終端： 2G為一模，3G/4G為一模；話音業(yè)務(wù)由2G模提供，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由3G/4G模提供；如果沒(méi)有3G和4G信號(hào)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由2G模提供，終端回退成正常的2G終端，話音業(yè)務(wù)只承載在2G網(wǎng)絡(luò)上，不需要為話音業(yè)務(wù)配置互操作參數(shù)。

采用雙待方案時(shí)，不要求網(wǎng)絡(luò)改造，但是由于PS 和CS同時(shí)工作，要求終端側(cè)做好射頻干擾的控制。

1.3.2CSFB方案

采用CSFB方案時(shí)，終端開(kāi)機(jī)在4G網(wǎng)絡(luò)附著，當(dāng)有話音業(yè)務(wù)需求時(shí)，終端回落到2G網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)終端不能再提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；當(dāng)話音業(yè)務(wù)結(jié)束后，終端返回4G網(wǎng)絡(luò)。這種方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求較高、改造量較大，同時(shí)終端返回4G網(wǎng)絡(luò)速度較慢，且存在不可及時(shí)間。

采用CSFB方案時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的互操作策略配置要求為在起呼過(guò)程中，為使終端順利回落到2G網(wǎng)絡(luò)，需要配置4G→2G的重定向參數(shù)；終端掛機(jī)后，會(huì)通過(guò)終端自主FR返回4G網(wǎng)絡(luò)，但如果4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋較差等原因，終端FR失敗，只能駐留在2G網(wǎng)絡(luò)上，此時(shí)，在3G覆蓋區(qū)域內(nèi)，需要配置2G→3G/3G→4G的重選參數(shù)，在3G弱覆蓋/無(wú)覆蓋區(qū)域，需要配置2G→4G的重選參數(shù)，以保證終端繼續(xù)返回到4G網(wǎng)絡(luò)。

1.3.3VoLTE-SRVCC方案

采用這種方案時(shí)，終端將基于LTE實(shí)現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù)，當(dāng)LTE無(wú)覆蓋時(shí)，回落到2G網(wǎng)絡(luò)。目前，高通、海思、Marvell、MTK都已支持VoLTE的芯片，同時(shí)HTC、三星、LG、蘋(píng)果、華為等終端也已經(jīng)推出了終端。

采用VoLTE-SRVCC的終端要求網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行互操作配置：在4G覆蓋不足的區(qū)域，為保證話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，需要配置4G→2G的切換參數(shù)，使通話承載在2G CS域上，此后，在用戶掛機(jī)后，會(huì)通過(guò)終端自主FR返回4G網(wǎng)絡(luò)，但如果4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋較差等原因，終端FR失敗，只能駐留在2G網(wǎng)絡(luò)上，此時(shí)需要配置2G→3G/2G→4G/3G→4G的重選參數(shù)， 以保證終端可以繼續(xù)返回到4G網(wǎng)絡(luò)。

2　2016年中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展方向

2.12016年中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（1）RCS：即富媒體通信服務(wù)，替代傳統(tǒng)短信功能，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的媒體信息通信。

（2）VoLTE：是中國(guó)移動(dòng)主推的技術(shù)點(diǎn)，預(yù)計(jì)年內(nèi)可推出更多款芯片產(chǎn)品和終端產(chǎn)品，支撐VoLTE全網(wǎng)商用。

（3）載波聚合（CA）：為了提升上下行平均速率和峰值速率，目前R10標(biāo)準(zhǔn)引入頻段內(nèi)連續(xù)的下行載波聚合，R11標(biāo)準(zhǔn)引入非連續(xù)、跨頻段的下行載波聚合，上行載波聚合，R12標(biāo)準(zhǔn)引入TDD和FDD的載波聚合技術(shù)。目前，芯片已經(jīng)支持載波聚合技術(shù)，帶內(nèi)載波聚合有終端支持，帶間的載波聚合由于硬件實(shí)現(xiàn)難度較大，暫時(shí)沒(méi)有芯片支持，需要等網(wǎng)絡(luò)有更明確的部署計(jì)劃后跟進(jìn)。

（4）CoMP：為了提升小區(qū)邊緣用戶的吞吐量，R11標(biāo)準(zhǔn)引入了上下行CoMP技術(shù)，下行CoMP方案包括JT（Joint Transmission，聯(lián)合傳輸）、DPS （Dynamic Point Selection，動(dòng)態(tài)傳輸點(diǎn)選擇）和CS/ CBF（Coordinated Scheduling/Beam Forming，協(xié)調(diào)調(diào)度/協(xié)調(diào)波束賦形），同時(shí)對(duì)下行的控制信令和導(dǎo)頻信號(hào)都進(jìn)行了增強(qiáng)，用以增強(qiáng)小區(qū)間的干擾估計(jì)方案；上行增強(qiáng)了導(dǎo)頻信號(hào)，同時(shí)對(duì)功控進(jìn)行了增強(qiáng)。CoMP是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的改造點(diǎn)，對(duì)終端無(wú)要求。

（5）eICIC等干擾消除技術(shù)。eICIC技術(shù)為了降低宏微基站之間的干擾，提升微基站的吞吐量。目前，R10標(biāo)準(zhǔn)引入了eICIC技術(shù)通過(guò)宏站在ABS子幀不調(diào)度用戶的方式來(lái)降低宏站對(duì)微站之間的干擾。R11標(biāo)準(zhǔn)引入了FeICIC技術(shù)，通過(guò)宏站在ABS子幀上以較低的功率調(diào)度信道質(zhì)量較好的用戶來(lái)降低宏站對(duì)微站之間的干擾。目前，部分芯片聲稱支持，但是終端還沒(méi)有列入計(jì)劃，需要等網(wǎng)絡(luò)放出更明確的信號(hào)。

（6）eMBMS：采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)單向下行方式，將同一個(gè)業(yè)務(wù)源發(fā)出的數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給多個(gè)用戶（eNode B下的小區(qū)分配一份可共享的廣播業(yè)務(wù)承載資源，可同時(shí)給多個(gè)UE提供業(yè)務(wù)傳輸）。eMBMS現(xiàn)在端到端都沒(méi)有明確的時(shí)間計(jì)劃，因此芯片和終端暫時(shí)沒(méi)有啟動(dòng)開(kāi)發(fā)，但經(jīng)過(guò)芯片廠家評(píng)估，認(rèn)為現(xiàn)有的能力可以實(shí)現(xiàn)eMBMS。

2.22016年中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端發(fā)展方向

2.2.1終端應(yīng)支持VoLTE

受射頻設(shè)計(jì)的復(fù)雜性限制，VoLTE終端側(cè)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)包括3個(gè)方面：話音性能、終端功耗、CSFB手機(jī)向VoLTE終端的平滑過(guò)渡。

目前終端側(cè)已經(jīng)可以支持VoLTE，HTC、宇龍、三星、SONY、華為幾款終端產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始商用。預(yù)計(jì)2016年還將陸續(xù)推出多款商用終端。

2.2.2終端能力等級(jí)不斷提升

網(wǎng)速不斷高速提升是LTE的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)， 2012年3月，海思發(fā)布世界第一款cat4芯片Balong710。該款芯片峰值下載速度為150 Mbit/s，下載750 MB電影只要1 min；2014年，海思、高通均陸續(xù)推出cat6芯片，峰值下載速度將達(dá)到300 Mbit/s，2015年，高能力的芯片也陸續(xù)問(wèn)世。到2016年，有2 864款終端支持cat4，占終端的51%，314款終端支持cat6，而43款終端支持cat9，1款支持cat11，8款支持cat12。表2為各終端能力等級(jí)對(duì)應(yīng)的下行及上行峰值速率。

表2　終端能力等級(jí)

2.2.3終端硬件能力不斷提升

高清視頻將是4G高速網(wǎng)絡(luò)下特色業(yè)務(wù)，將推動(dòng)屏幕分辨率（720 P及以上）、攝像頭像素（8 M及以上）和芯片的多媒體編解碼能力（Hevc&VP9）的提升。

在線3D游戲、大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)處理，良好的用戶體驗(yàn)需要大容量（2 GB+）、高速度（LPDDR3）的內(nèi)存來(lái)做保障。

“永遠(yuǎn)在線”豐富的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，頻繁的數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)終端的待機(jī)時(shí)間提出更高要求，大容量電池成為必選。

2.2.4終端尺寸與平板電腦發(fā)展趨同

4G終端尺寸將增大，預(yù)計(jì)5＂及以上屏幕將是初期4G終端主流。2013年，4.0＂～5.0＂屏幕智能設(shè)備的規(guī)模增長(zhǎng)155%，是增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品形態(tài)。

5.0＂～6.0＂屏幕智能設(shè)備很可能成為“智能機(jī)大型化”與“平板小型化”的交匯點(diǎn)，將是未來(lái)幾年增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品形態(tài)。

隨著終端技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，平板與智能手機(jī)屏幕日趨同化，符合與LTE協(xié)同發(fā)展的應(yīng)用需求。

3　總結(jié)

一張良好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)端到端能力均提出較高的要求，終端的發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)影響重大。本文從TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的頻段分配及對(duì)終端的基本性能要求出發(fā)，探討了LTE終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、以及中國(guó)移動(dòng)TD-LTE終端發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要求及終端發(fā)展方向。

Analysis on key technologies of LTE terminal standard

CHAI Xin-dai
（61932 PLA Troops， Beijing 100088， China）

Firstly， this paper introduces the TD-LTE network frequency distribution and the basic requirements of terminal. Then， it discusses the status of the LTE ecosystem， and the key technical requirements and terminal development direction of China Mobile TD-LTE terminal.

LTE terminal； CSFB； VoLTE； eMBMS

TN929.5

A

1008-5599（2016）08-0044-04

2016-07-01