北京邮电大学：TD-LTE直面挑战

　　作者：北京邮电大学无线信号处理与网络实验室　汪剑锋

　　TD-SCDMA演进系统TD-LTE及后续的TD-LTE+系统，面对来自世界范围内LTEFDD、UMB和WiMAX的竞争压力和挑战，在良好的国内策略及市场导引下和在业已成熟完善的产业链背景下，必将以其优异的技术杀出重围，增强我国在世界移动通信领域内的竞争力。

　　帧结构统一迈向4G第一步

　　近年来，3G网络的大规模部属已经悄然开始，而国际上对于3G以后(Beyond3G)，即4G系统的标准制订工作也已经开始提上议事日程。国际电信联盟从2000年启动4G相关研究，于去年11月16日结束的2007年世界无线电通信大会(WRC-07)上为国际IMT(第三代及第四代移动通信系统)确定了新的频段，并从2008年开始向全世界征求4G候选技术。2007年3月，中国信息产业部成立了IMT-Advanced推进组，其主要任务之一就是推进TD-SCDMA在国际标准化组织内的顺利演进。

　　就目前TD-SCDMA演进标准的进程来看，在2007年11月召开的3GPP　RAN151次会议上通过了由27家公司联署的LTETDD融合的帧结构建议，今后LTDTDD的帧结构不再分为Type1和Type2，而是统一成为一种，并且这一帧结构被确定为基于我国的TD-SCDMA的帧结构。

　　TD-LTE优势凸显

　　但是，TD-LTE在其发展过程中，也必将要应对来自其他系统的挑战，这主要包括3GPP中LTEFDD阵营、3GPP2的UMB阵营和同样采用TDD方式的WiMAX(IEEE802.16e及演进版本IEEE802.16m)阵营。其中，3GPP2已确定UMB为CDMA2000系列标准的演进升级版本，也于日前正式公布了空中接口规范；IEEE于2005年底推出了支持移动性的宽带无线接入标准IEEE802.16e，并于近期成为了国际3G标准中的一员，其演进版本IEEE802.16m正在向全球征集技术提案，也必将成为4G的有力候选者。

　　面对这些挑战，TD-LTE系统具有其自身的优势，这主要是来自于TD-SCDMA现有的核心技术大部分得到了继承、扩展和增强，同时也有与MIMO、OFDM主流技术有机结合，引入新型技术以显著提高系统性能，为在未来的4G标准中能够取得更多的专利提供了可能。

　　考虑到目前3GPPLTE已经完成了技术提案的征集工作，LTE的标准(TR36系列)已经进入完善的过程中，不再会有大的改动。相对于3GPP对3G系统所制定的标准，LTE标准有个显著的特点，就是在整个标准的制定过程中充分考虑了TDD和FDD模式的相似性，即所采用的各种技术要尽量减少在两种应用下需要做的修改。我认为这种思路对于TD-LTE的发展和应用来说是利大于弊的：首先，3G标准中的WCDMA和CDMA2000由于商用启动时间较早，而且在技术层面的发展成熟也有清晰的路线，无论在起跑点还是国际上的关注程度来说都优于TD-SCDMA，那么如果在LTE中尽量消除TDD与FDD的差异的话，很多FDD系统的演进版本也将支持TDD系统，这对TD-LTE系统的成熟和国际市场推广具有良好的推动作用；其次，针对未来有限的频带资源，TD-LTE相对于LTE　FDD来说具有"天然"的优势，这为运营商考虑在有限频带上提供服务，并同时不用额外增加很多设备重复投资提供了可能，那么对于那些已经部署了FDD制式的运营商来说TD-LTE也将会是不错的选择；再次，针对TDD的特点，可采用多种先进技术来提高性能，比如像基于智能天线的多流MIMO技术，信号处理算法更加灵活和有效。总而言之，LTE中TDD与FDD的差异很大程度上仅表现在帧结构上，在技术层面上，包括多址方式、多天线方案和调制编码方式等等都保持了很高的一致性，而这种要求是有利于TD-LTE的初期发展的。

　　挑战犹存

3GPP2为CDMA2000系列标准制定的演进升级版本命名为UMB，是与3GPP的LTE平行的一个概念，很多系统需求和增强型的物理层技术都与LTE相同，比如都支持可升级至20MHz的带宽，都是以OFDMA技术为基础，并针对无线移动环境进行优化的移动无线宽带系统，也同样采用了AMC、HARQ以及MIMO技术以更有效地提高传输速率和接收性能。但相对于LTE来说，UMB也有其自身的特点，它是3G标准中CDMA2000的演进版本，因此在标准中继承了部分原来CDMA系统的技术。根据3GPP2公布的数据，UMB系统由于采用了64QAM调制方式和4×4MIMO以后，系统在20MHz带宽中前、反向物理链路上可以达到的峰值速率为288Mbps/75Mbps，并且对于实时性业务，如VoIP进行了优化，通过系统信令开销的降低，将VoIP容量扩大到4倍以上。但从其物理层上来说，UMB仍然采用的是FDD的双工方式，也必然存在如前述相对于TDD的"天然"的劣势。另外，虽然业界对UMB能提供的良好用户体验持乐观的态度，但是由于某种技术的发展前景也必将是其所处的市场环境、政府策略导向以及整条产业链的发展来决定的，所以笔者对UMB在国内的