丁守谦：中国将立足通过TD演进独立提4G标准

纵观1G到4G的发展历程，手机制式产业链需要循序渐进、一步一个脚印地向前推进。有人说中国可以直接从2G跳入4G，这完全是无稽之谈。光从信号的传送速率来看，2G时只有100kbit/s左右的速率怎么能一下子提升到4G时100Mbit/s?

　　立足于本国具有自主知识产权的3G制式TD-SCDMA，目前国内业界各部门正大力予以推广。这是本国3G技术发展的一大契机，只有以此为基础，打造出自己的产业链，并扩大其影响，才能有效地增加国际话语权，并更广泛和自信地参予国际竞争。

　　从1G到2G：超越语音通话的数字化延伸

　　第一代手机就是70-80年代首次出现的手机，只能语音通话，用的是模拟信号　 属模拟蜂窝移动电话。它们之间不能互通，而且很不安全，这给人们带来很大的不便。

　　随着人们对通信的要求日益提高，加上数字信号的进步，于是就出现了第2代手机--2G。目前中国移动和中国联通就是用这种第2代(2G)的GSM系统，除语言通话外，还加有少量的数据通讯如短信、彩铃等。2G时代的主要特点是数字化，推行的是数字蜂窝系统。除话音清晰外，短信沟通是其一大特色，手机外形精巧美观，价格便宜，于是得到篷勃发展。

　　由于互联网的发展，使人们对网上数据的下载及上传有了要求，加上手机的拥有者彼此间尚需传送相片等，于是出现了EDGE等过渡制式。介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，也有人称它为"二代半(2.5G)"技术。它实际的下载速率已升至200 kbit/s左右的水平，但要下载一部电影等所需时间太长，于是就产生了对第3代(3G)移动通信的要求。

　　3G：传输数据速度上的大提升

　　第三代3G与前两代的主要区别是传输数据速度上的提升，它的一个最基本的要求是下载的速率起码为384 kbit/s。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。

　　3G时代移动通讯经国际电联ITU批准共有3种主流制式即欧洲的WCDMA;美国的CDMA2000;我国的TD-SCDMA，后来再加入一个WiMAX总共是4种制式，它们均满足ITU提出的基本要求，即：全球普及和全球无缝漫游，具有支持多媒体业务的能力，便于过渡和演进和高频谱利用率。

　　WCDMA是宽带码分多址，欧共体已统一使用这种3G制式，CDMA2000也是码分多址，由美国高通公司提出，主要用于北美。这两种制式都属于FDD，即频分双工型，采用两个频段分别用于信号的上行和下行。而我国采用的TD-SCDMA是时分-同步码分多址制式，与前两种不同，是TDD，即时分双工，只用一个频段，1.6MHz带宽，通过不同时隙用于信号的上行和下行;由于互联网下行信号总是多于上行信号，TDD可灵活地调节上行、下行时隙的多少来满足要求，因此有它独特的优点。

　　此外还采用智能天线可降低发射功率，减少多址干扰，提高系统容量;软件无线电技术，易于实现多制式基站和多模终端，系统可免费升级到HSDPA;频谱效率高，其话音频谱利用率比WCDMA高达2.2倍，数据频谱利用率甚至高达3.1倍。

　　WCDMA为挽救这种劣势，于是又研究出一种增强型技术，即所谓的HSDPA，是指高速下行分组接入，它是3GPP在R5协议中为了满足上/下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法，它可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下，把下行数据业务速率提高到14.4Mbit/s的峯值速率。HSDPA技术的应用可以充分满足运营商在3G网络成熟期面临容量需求特别大时进行扩容，故常被称之为3.5G。

　　我国在这方面不甘落后，于是在10个城市建成TD-SCDMA网以后也马不停蹄地将它们全部升级为HSDPA，也已达到同样的下载速率。

立足通过TD的演进思路独立提出4G标准

　　科学在不断地向前发展，人们的需求也不断地在增强，为了能让人自由自在地畅游信息的海洋　3G时的 384 kbit/s 甚至3.5G的14.4Mbit/s也不能满足人们未来对大量多媒体信息实时传输的需求。于是国际电信联盟提出了IMT-AdvancedB3G即后3G　的设想，也有人将此称之为4G。

　　IMT-Advanced规定的关键特性概括如下：

　　1、需要在高移动性下支持100 Mbit/s，低移动性下支持1000 Mbit/s的高数据传输速率。

　　2、能够提供灵活广泛的基于分组交换的先进移动电信业务。

　　3、要求有世界范围内的漫游能力，满足多种用户环境下的业务需求。

　　4、显著提升多媒体应用的能力及高质量服务(QoS);发射功率只有现在的十分之一或百分之一，不再对其他设备构成电磁干扰。

　　5、基础设施和用户终端达到世界范围内的高度通用性，并支持手机互动功能。

　　随着WiMAX的发展与挑战，高速蜂窝移动网的标准化组织日渐考虑是不是一定要等到2012年后的IMT-Advanced才能满足这些需求呢﹖认识到在3G与B3G之间还有一段间隙，2004年底国际标准化组织3GPP在经过认真的讨论后提出了新的设想，打算在2007年实现峰值速率100Mbit/s的数据传输。这是一个巨大的挑战，并且还要求具有很好的向下兼容性，以保护现有的投资。这一新的系统被称作LTELong Term Evolution　，即长期演进计划。也有人将此称之为3.9G，即离4G只有一步之遥的意思。它的主要内容包括：

　　1、要求目标峰值速率：下行链路100Mbit/s，上行链路50Mbit/s;

　　2、适用于不同的带宽;

　　3、支持FDD和TDD的频谱分配;

　　4、提高频谱效率：要求下行链路高于HSDPA 3～4倍;上行链路高于HSUPA2～3倍

　　其主要特性体现在高数据速率、分组传送、灵活带宽和后向兼容等方面。

　　在方案的征集过程中有6个提案，按照双工方式可分为频分双工FDD　和时分双工TDD　两种;按照无线链路的调制方式或多址方式可分为码分多址CDMA　和正交频分多址OFDMA　两种;再按照上下行采用同类或不同类多址方式又可分为两种。

　　在最新结束的马耳他会议上，已有了最终的结果。FDD和TDD将尽量采用相同的多址技术，并且绝大多数公司支持的第二种方案：FDD SC-FDMA UL、FDD OFDMA DL将作为以后开展LTE研究的前提条件。

　　该方案的主要内容概括如下：该提案上行链路UL　采用单载波SC　频分多址FDMA　，主要的好处就是降低了发射终端的峰均功率比，减小了终端的体积和成本。下行链路DL　使用了目前频谱效率很高的正交频分复用OFDM　技术作为的主要调制方式，实现高速数据速率传送。其主要特点包括频谱带宽灵活分配、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔TTI　等。

我国大唐公司提出的第4方案： TDD MC-TD-SCDMA UL/DL是TD-SCDMA标准的演进。其主要特点是尽可能继承TD-SCDMA的系统特点，在此基础上通过多载波的方式扩展数据速率，满足LTE的需求。大会认为TD-SCDMA的帧结构在方案中作为一个选项得以保留，并且可以在多载波的演进方面继续开展研究。

　　至于未来，发展方向当然是4G。而4G就应看作是"后3G"或者说是3.9G演化成最理想化的结果。至于4G的确切定义到目前为止依然有待明确，它的技术参数、国际标准、网络结构乃至业务内容还正在进一步商订中。

　　其实我们讲的1G、2G、3G以及4G的目的主要是给人民大众尤其是手机使用者一个大致的分类概念，好掌握，带有科普性，因为老百姓只关心今后的三、四代手机能做些什么，有什么新鲜的玩意在里面，而不关心具体的研发途径。但对于搞技术的人就不太在乎这是几G，尤其是几点几G，应该着重的是在某个阶段内技术突出的重点是什么方面。所以没有必要过分地看重4G的定义。

　　我们甚至应将4G的概念看得更广义一些。有人认为全世界做4G的应朝着两个主要方向：一个就是上面谈到的高效频谱利用率、高效性价比、高速无线传输技术�犃硗庖桓鼍褪强�放无线结构。

　　目前手机结构非常封闭，还是停留在传统80年代甚至是70年代的水平，4G时代及以后手机就应是一个开放平台，只要满足接口，用户可以组装手机，类似于电脑DIY(Do It Yourself)买些插件根据自己的爱好及需求能进行个性化的组装。这时4G的概念明显超越了传统的电信领域。

　　我国的4G又将走向何方?信息产业部副部长娄勤俭做了回答。TD-SCDMA向4G演进有两种可能，一是将技术融入国际上4G标准，二是提出独立的4G标准。中国希望通过TD-SCDMA的演进思路独立提出4G标准。如果按这一演进思路，中国应以TD做为未来4G的基石，那么今天大上TD就是为未来的4G打下产业基础。