未来TD-SCDMA务实发展战略思考

1.2 3GPP LTE TDD融合帧结构

　　3GPP LTE TDD无线帧结构未融合前支持2种基本方式，即类型1(Type1，FS1)及2(Type 2，FS2，对应TD-SCDMA)，帧长均为10 ms，前者适用FDD、TDD双工模式，后者仅适用TDD双工模式。Type1帧由20个0.5 ms间隔的时隙构成，相邻两时隙组成一个子帧，在TDD双工时，上下链路分时共享一帧，5 ms组成一个半帧，一般说来，0及5号子帧用于传送下行信号。但应指出，此Type1帧中0.5 ms的时隙长度与UTRA TDD的低码片速率(LCR)(对应TD-SCDMA)的0.675 ms及高码片速率(HCR)(对应TD-CDMA)的0.667 ms时隙长度均不相同，从而要较好避免与UTRA TDD系统干扰便比较困难。为此，2007年9月3GPP的RAN的37次全会上，根据几大运营公司为首的多家的文稿RP-070751提议，基于 FS2，融合FS1与FS2形成一个进一步优化结构，保证FDD/TDD低成本双模实现的单一TDD模式，并委托RAN1积极开展工作，目标是在2007 年11月的RAN的47次全会前形成包含单一TDD模式的LTE规范。RAN1首先在2007年10月的RAN1 #50bis会议上，确定单一TDD帧结构的优化领域，主要包括以下几项。

　　a) 与现有UTRA TDD系统(包括与TD-SCDMA及TD-CDMA系统)共存。

　　b) 上行覆盖。

　　c) 下行转上行保护间隔的灵活性。

　　d) 降低开销。

　　e) FDD/TDD双模设备的简化等。


　　2007年11月，3GPP RAN1的51次会议上，27家公司提出了基于FS2的优化的融合LTE TDD单一帧结构，并获得通过。此融合帧结构基本特征为：

　　a) 2个5 ms半帧组成10 ms一帧，每个5 ms半帧分为8个0.5 ms时隙和相当TD-SCDMA结构类型的3个特殊域，下行导码时隙(DwPTS)、保护间隔(GP)及上行导码时隙(UpTPS)，2个相邻0.5 ms时隙合成一个1 ms子帧，DwPTS、GP及UpPTS总长度为1 ms，即一个子帧长。

　　b) 特殊域长度可变，可由高层信令配置。DwPTS最小长度为一个OFDM符号，如果UpPTS内不设置短随机接入信道(RACH)和上行信道探测，GP的最大长度对短循环前缀(CP)为13个OFDM符号或对扩展CP为11个OFDM符号，并应尽可能减少此3个特殊域长度选项。

　　c) 除特殊域，每个1 ms子帧内符号数量和CP长度应与FDD保持一致。

　　d) 同步信号方面，主同步信号在DwPTS的第一个OFDM符号传送，辅同步信号在子帧0的最后一个OFDM符号传送，即位于主同步信号的前一个符号，与FDD相同。

　　e) 随机接入问题，支持短及长RACH前导，短RACH使用UpPTS中2个OFDM符号，长RACH在一个1 ms上行子帧中发送，支持64个RACH前导。

　　f) DwPTS中没有用于同步信号的资源，可用于传送数据、参考信号和控制信令。

　　g) UpPTS 中没有用于同步信号的资源，可用于传送数据、参考信号(探测和/或解调参考信号)，不传送物理上行控制信道(PUCCH)。

　　h) 支持5 ms及10 ms 2种上/下行切换周期，对10 ms周期仅在2个相邻半帧中第一个半帧传送GP和UpPTS，无论5 ms或10 ms周期同步信号总是5 ms传送一次。

　　此外，3GPP RAN1的51次会议上，由12个公司联署的LTD TDD进一步工作领域也获得通过。该建议指出：TD可在减少下行控制信令开销、波束赋形、减少参考信号开销等优化工作领域做出贡献。

　　由3PGG LTE TDD融合帧结构进展可看出：

　　a) LTE TDD融合帧结构从贯彻NGN发展的创新、融合基本理念，3GPP组织自身FDD/TDD一体化发展利益，基本帧架构以TD-SCDMA对应的Type2 为基础，同时尽可能向兼容FDD帧结构要求靠拢等方面看，这是一个明智合理的共赢选择，有利共享FDD/TDD优势平台技术、有利于控制共存时的干扰协调、有利于取得FDD/TDD组合运营包括终端在内的性价比增强，可促成大唐与爱立信实现共赢合作，建立大唐-爱立信LTE联合研究中心，在一定意义上，亦有利于消除TD-SCDMA被边缘化的危险。

　　b) 这是我国成功推进以自主创新为基础，融入国际主流标准，积极进行创新、合作、竞争的一个新的里程碑。显然，3GPP 以TD-SCDMA对应Type2帧结构为基础进行融合帧结构研究的决择及融合帧结构建议的顺利通过不仅由于中国一贯是3GPP及ITU-R的3G- TDD前向演进文稿的最重要贡献者，更主要的是我国TD-SCDMA大规模试验网的成功实践，有效解决了TD-SCDMA帧结构性能分析验证，实现了小型化高效能智能天线、多用户/多小区/多扇区自适应联合检测，双向同步及高速移动环境下的覆盖、切换与漫游，包括基带池、分布式基站拉远及无线馈线光纤化在内的多业务室内外TD-SCDMA创新型网络优化等先进技术的开发与工程应用，已为国际同行们所认可。

1.3 最先通过WRC-07大会审议的IMT业务频段

　　随着全球宽带移动化、移动宽带化、传输IP化的发展，对≤1 000 MHz/3 000 MHz甚至≤5 000 MHz频段的宽带无线移动通信的频谱资源需求争夺战愈演愈烈，移动WiMAX的加速推进更助长了这一势头。面对3G演进及4G的来临，作为全球无线通信最高行政会议及全球新技术、新业务发展频率划分、分配与规划最权威的大会WRC-XX便面临严峻的考验。2007年10月22日在瑞士日内瓦开幕的WRC-07大会，就28个议题进行了1 100多次会议辩论，经过艰巨的谈判和妥协，最终取得了较满意的结果。大会的一个突出特点是对无线电频率资源争夺异常激烈，尤其是对包括决定我国自主知识产权支持的TD-SCDMA所需使用频率在内的IMT(IMT-2000及IMT-Advanced)划分全球频率的1.4议题，吸引了三分之一的与会者参加，可见各国对IMT全球频率的关注程度。

　　为满足不断发展的宽带无线移动通信需求，WRC-07的预备研究中首先由ITU-R M.1645建议定义IMT-2000未来发展及IMT-Advanced的框架和总体目标，以及上述1.4议题，完成了相关频谱需求计算方法和需求预测结果。按此方法计算预测需求结果虽可能因各国具体参数会或多或少有些差异，但有一定典型性，可供参考。

　　a) 至2020年，按一个运营商预测需求计为

　　1 280~1 720 MHz，不同运营网络数会有不同预测需求结果。

　　b) 3个网络时为1 560~1 980 MHz，4个网络时为1 920~2 240 MHz，从而最低要求亦可能达1 560~1 920 MHz。

　　c) 若按最多3个网络计，现已有运用频谱一般约为500~700 MHz，从而至少要求补充500~900 MHz的新频谱。

　　按此，ITU-R研究组就未来IMT-Advanced系统发展提供了7个地面候选频段和1个卫星候选频段。7个地面候选频段为： 410~430 MHz(20 MHz)、450~470 MHz(20 MHz)、470~806/862 MHz(336/392 MHz)、2 300~2 400 MHz(100 MHz)、2 700~2 900 MHz(200 MHz)、3 400~4 200 MHz(800 MHz)及

　　4 400~4 990 MHz(590 MHz)。卫星候选频段为1 518~1 525 MHz/1 668~1 675 MHz(2×7=14 MHz)。总计带宽可达2 080~2 136 MHz。

　　但是，由于各国发展的不平衡，不同无线频率资源的使用状况及时间表对各国往往互不相同，主次业务划分也不尽相同，兼之国家、区域利益左右及面对 4G的宽带无线移动通信频率资源愈来愈热门，从而造成IMT全球业务频率划分难度愈来愈大，想要找到用于全球IMT的干净的单一频段几乎不可能，共用频段通常是未来必然趋势，尤其对5 GHz以下频段。对此，法国资深电信专家及具有长期参加WRC大会丰富经验的WRC-07大会主席F. Rancy早就预期此次大会面临的严峻挑战，一开始即强调要本着多样性与灵活性的总原则来积极寻求全球IMT频率划分，并指出业务共存时，不为IMT系统提供频率使用的优先权及倾向性等五项处理原则。

　　大会的迅速进展首先不是审议通过、而是审议排除了410~430 MHz和2 700~2 900 MHz地面候选频段;同时解决了3G频段可自然演进至4G共用的问题，即已划分给IMT-2000系统的频率和新增的IMT频率可普遍适用于IMT- 2000与IMT-Advanced系统，显然，这对2 300~2 400 MHz频段的TD-SCDMA演进应用是合理与有利的;剩下的5段地面候选频段成为IMT频率的争夺焦点，尤其是第三段、第四段与第六段的分歧更为激烈。第七段普遍认为移动业务与固定卫星业务共用困难，而且频率较高不利于高速宽带移动应用。最终结果，特别是对我国TD-SCDMA系统最关心的2 300~2 400 MHz频段的处理过程与结果是值得回味的。

　　a) 直至闭幕式前的最后一刻才作出决定，将450~470 MHz和2 300~2 400 MHz频段作为全球划分频段用于IMT系统;而698~862 MHz和3 400~3 600 MHz频段则以国家脚注方式注明在部分国家用于IMT。

　　b) 对2 300~2 400 MHz频段，在提交提案阶段，我国曾遭到欧盟国家和美国、日本等几十个国家反对，但经我国代表团的努力，在470~806/860 MHz与3 400~4 200 MHz频段讨论尚处于僵局阶段;对

　　2 300~2 400 MHz频段率先成立了起草小组，并由我国代表团任起草小组主席，对一些阻力再经我国代表团会下积极沟通和会上坚决抵制，从而使2 300~2 400 MHz频段最先通过大会审议，并成为IMT全球业务划分频段。

　　c) 根据WRC-07结果，我国共获得428 MHz带宽地面业务频率(450~470 MHz、698~806 MHz、

　　2 300~2 400 MHz及3 400~3 600 MHz频段)和14 MHz带宽卫星业务频率(1 518~1 525/1 668~1 675 MHz频段);同时对涉及的2 500~2 690 MHz的S频段，我国亦取得了保护S频段现有卫星广播业务不受地面业务有害影响及我国地面移动业务不受周边国家卫星移动业务有害影响的双重保护目标。从而对我国TD-SCDMA的发展应用及其国际化与未来宽带多媒体业务与IMT发展均达到了参会的既定目标，取得了较满意的结果。