TD-LTE

TDD版本的LTE的技术

TD-LTE

LTE是longTermEvolution(长期演进)的缩写。3GPP标准化组织最初制定LTE标准时,定位为3G技术的演进升级。后来,LTE技术的发展远远超出了预期,LTE的后续演进版本Release10/11(即LTE-A)被确定为4G标准。LTE根据双工方式不同,分为LTE-TDD和LTE-FDD两种制式,其中LTE-TDD又称为TD-LTE。2012年,3GPP TD-LTE和LTE-FDD标准制定进度一致。TD-LTE作为通信产业变革期的重要机遇,主要包含三大特点:

LTE是longTermEvolution(长期演进)的缩写。3GPP标准化组织最初制定LTE标准时,定位为3G技术的演进升级。后来,LTE技术的发展远远超出了预期,LTE的后续演进版本Release10/11(即LTE-A)被确定为4G标准。LTE根据双工方式不同,分为LTE-TDD和LTE-FDD两种制式,其中LTE-TDD又称为TD-LTE。2012年,3GPP TD-LTE和LTE-FDD标准制定进度一致。

技术特点

TD-LTE作为通信产业变革期的重要机遇,主要包含三大特点:

1.包含大量中国的专利,由中国主导,同时得到了广泛国际支持,成为了国际标准;

2.上网速度快,能够达到TD-SCDMA技术的几十倍,使无处不在的高速上网成为可能;

3.产业发展速度快,与其他国际移动宽带技术基本实现了同步发展,代表着当今世界移动通信产业的最先进水平。

早在2004年11月份3GPP魁北克的会议上,3GPP决定开始3G系统的长期演进(LongTermEvolution)的研究项目。世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式,开始形成对LTE系统的初步需求:

作为一种先进的技术,LTE需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率,并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进,同时为使用户能够获得“AlwaysOnline”的体验,需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统(2G/2.5G/3G)共存。

在无线接入网(RAN)侧,将由CDMA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰,并且频谱利用率更为高效的OFDM(正交频分调制)技术。OFDM技术源于20世纪60年代,其后不断完善和发展,90年代后随着信号处理技术的发展,在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高、支持高效自适应调度等优点,是公认的未来4G储备技术。

为进一步提高频谱效率,MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。MIMO技术利用多天线系统的空间信道特性,能同时传输多个数据流,从而有效提高数据速率和频谱效率。

为了降低控制和用户平面的时延,满足低时延(控制面延迟小于100ms,用户面时延小于5ms)的要求,目前的NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化,RNC作为物理实体将不复存在,NodeB将具有RNC的部分功能,成为eNodeB,eNodeB间通过X2接口进行网状互联,接入到CN中。这种系统的变化必将影响到网络架构的改变,SAE(系统架构的演进)也在进行中,3GPP同时也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。

作为LTE的需求,TDD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。

在2005年6月在法国召开的3GPP会议上,以大唐移动为龙头,联合国内厂家,提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案,在同年11月,在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTETDD技术提案。

到2006年6月,LTE的可行性研究阶段基本结束,规范制定阶段开始启动。

在2007年9月,3GPPRAN37次会议上,几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧结构,同年11月在济州工作组会议上通过了LTETDD融合技术提案,基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD(TD-SCDMALCR/HCR)模式。在RAN38次全会上融合帧结构方案获得通过,被正式写入3GPP标准中。

多址方式:无线TD-LTE以OFDM技术为基础,下行采用OFDMA,而上行根据链路特点采用单载波DFT-SOFDM作为多址方式。根据OFDM技术的子载波分配技术,TD-LTE采用15KHz的子载波带宽,按照不同的子载波数目可支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz各种不同的系统带宽。此外,还可通过载波聚合的方式,聚合5个20MHz的单元载波,实现100MHz的全系统带宽。

帧结构:TD-LTE系统采用的是无线帧结构,将长度为10ms的无限帧分为10个长度为Ims的子帧作为数据调度和传输的单位(TTI)。并将其中的#1和#6子帧配置为特殊子帧,这些子帧包含3个特殊时隙:Dw-PTS、GP和UpPI'S,含义和功能与TD-SCDMA系统相类似。

TDD系统支持7种不同的上下行时间比例分配,时间分配比较灵活。从将大部分资源分配给下行的“下行:上行=9:1”,到上行占用资源比例较多的“下行:上行=2:3”,系统可根据业务量灵活地选择系统配置,提供资源使用水平。

MIMO方案:MIMO是TD-LTE系统的关键技术,实际应用中可以根据不同的天线部署形态和实际应用情况,分别采用发射分集、空间复用和波束赋形三种不同方案。如果对数据传输速率要求比较高,则可在大间距非相关天线阵列采用空间复用方案同时传输多个数据流;若对通信质量要求高,则可在小间距相关天线阵列采用波束赋形技术,将天线波束指向接收用户,减少干扰。

无线TD-LTERelease8版本支持下行最多4天线的发送和4个数据流的并行传输,在20MHz带宽的环境下,峰值速率超过300Mbps率[1]

国内发展

中国工信部于2013年12月4日向中国移动通信集团公司中国电信集团公司和中国联合网络通信集团有限公司颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)”经营许可。中国移动获得130MHz频谱资源,分别为1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz;中国联通获得40MHz频谱资源,分别为2300-2320MHz、2555-2575MHz;中国电信获得40MHz频谱资源,分别为2370-2390MHz、2635-2655MHz。

截至2011年12月底,中国移动TD用户总数为5121万,稳居国内三大3G标准第一位。但是中国移动很清楚,TD网络在多方面均落后于中国联通及中国电信的3G网络,所以在短期内大量部署并商业化TD-LTE才是保持优势的根本,否则将丧失掉大量用户,这也是中国移动不遗余力推动TD-LTE试商用的根本原因。

2012年3月30日,中国移动在杭州正式开通TD-LTE体验,Bl快速公交乘客可免费感受4G网络。为了让现有的智能手机享用TD-LTE网络,中国移动采取了这样的方式:在公交车车尾加装了产自华为的TDFI无线信号转换设备,该设备借鉴之前在欧洲市场上出现的MiFi并加以改进,可将基站发出的TD-LTE信号转换为WiFi.这样一来所有拥有WiFi上网功能的手机、平板、笔记本电脑等都可以“曲线”接入TD-LTE网络。

为了快速完成TD-LTE网络的杭州全覆盖,浙江移动在建网过程中采用了与TD-SCDMA同频演进的方式,即不像其他城市那样选择2.6MHz频段为TD-LTF所用,而是采用与TD-SCDMA同样的F频段,从而实现了在原来TD-SCDMA基站上增加一些板卡就能升级为TD-LTE,使得改造进度大大加快。中国移动预计,如果将该技术推广到全国,大约可节省数千亿元的投资。但TD-LTE与TD-SCDMA在技术上有很大的不同,组网方式的差异也很大,仅靠通过对TD-SCDMA原有基站设备的软硬件升级是不能形成大规模商用的TD-LTE网络的。[2]

中国移动

中国移动TD-LTE规模试验网部署项目采取“6+1”方案,将投资15亿人民币建网覆盖上海杭州、南京、广州、深圳、厦门6个省市,每个城市将部署约200个基站;并在北京建TD-LTE演示网。

中国移动广东公司在广州、深圳两地同时启动TD-LTE用户体验。

2012年8月7日,随着国内TD-LTE扩大规模试验网工作的深入,作为工信部确定的首批6个TD-LTE试点城市之一,广州移动拟在原计划建设规模的基础上,进一步扩大了TD-LTE试验网络的建设规模。广州TD-LTE网络最新上报规模已从最初规划3100个站点增加到3700个站点左右,占2012年国内13城市总建设规模20000个站点的18.5%,计划2012年底完成网络建设。

2012年11月,中国移动招标采购网公布了TD-LTE规模试验多模多频测试终端采购结果,此次数据卡、Mifi、国际漫游型Mifi、CPE、CSFB手机、多模双待单卡智能手机6大类终端产品总计招标34700部,包括华为中兴通讯上海贝尔国民技术等15个厂家中标。

中国移动总经理李跃介绍,此次招标主要是为了配合中国移动在杭州广州深圳等13座城市的TD-LTE扩大规模试验。根据中国移动规划,到2014年,中国移动TD-LTE基站将达到35万个,还将同步推出15款商用水平的多模数据终端和3款手机。

中国电信

中国电信在4G技术选择上,更加倾向采用成本较低的FDD网络,若日后4G牌照需要规定使用TDD网络,中国电信会考虑向中国移动租用网络,甚至与其他具备TDD技术的运营商共同建造运营网络。

中国电信董事长王晓初在2013年接受采访时曾说:“如果是因为成本问题,根本无需考虑TD-LTE。如果是工信部发了TD-LTE牌照,中国电信想都别想,只有硬着头皮上。”3G向4G的升级,电信EVDO制式不支持向FDD和TD-LTE平滑过渡,全部的4G网络建设都要从零起步,压力巨大。先发TD-LTE牌照,对于电信来说较为不利。2014年2月14日,中国电信宣布全国百余城市4G商用,推出4G数据卡服务。

中国联通

2014年3月,中国联通总经理陆益民则表示,将于3月18日正式开启在25个城市的4G网络服务商用,此外联通还会同时推出多款最新定制的终端产品。

相对于中国移动和中国电信而言,中国联通推出4G服务相对容易,因为中国联通的3G制式是WCDMA,从技术角度而言很容易直接升级到4G。

并且,中国联通在2012年已经开始启动42Mbps网络升级,尤其是广东联通,截止2013年10月,广东21个地市的3G网络已经全部升级至42Mbps,而截至2013年底,联通全国大部分城市3G网络已升级到42Mbps网络。

业内预计,中国联通一旦开始4G商用,其步伐将比中国移动快,因为联通3G网络升级4G网络在很多地方仅需要软件升级,而联通3G网络全国已达40万个,大部分可直接升级4G,联通4G在商用城市数量、信号覆盖等方面后来居上也不稀奇,正因为此,陆益民提出到2014年底4G商用4G商用城市可增至300个。

另外,联通的3G用户数量和质量更佳,根据中国联通刚刚公布的2013年财报,2013年移动业务继续快速发展,全年实现移动服务收入1557.7亿元,同比增长20%。其中,公司3G业务发展规模实现新的突破,服务收入对移动收入的贡献达到59.5%,规模达到927.2亿元,同比增长50.2%,成为公司第一收入来源。

香港商用

由中国主导的4G国际移动通信标准术TD-LTE将在2012年12月率先在香港正式商用,该网采取LTETDD/FDD融合组网方式,运营将提供高速移动数据业务为主。香港TD-LTE的商用是亚太地区首个双

模LTE网,这也意味着我国将正式拉开进入4G时代的序幕。[3]

中国移动一直是国内TD-LTE技术的主导者。据了解,早在2012年年初,中国移动便已开始筹划在香港进行LTETDD/FDD融合组网。首先是获取频谱,于是2月,中国移动斥资1.7亿港元成功在香港购得2330MHz-2360MHz共计30MHz的TDD频段。

随后中国移动香港有限公司宣布,在港正式推出4G服务,为客户提供高速移动数据业务,最高下载速率可达100Mbps。当时也推出了4G的相关合约套餐。中国移动香港公司董事长林振辉当时表示,此次推出为FDDLTE制式,并计划於今年底推出TD-LTE制式。(此前2009年2月,中国移动香港就竞得了FDD-LTE频谱)

作为同时拥有LTETDD和FDD的运营商,建设一张LTE双模融合网络就成为最自然的选择。

2012年后几个月,中国移动香港开展FDDLTE移动数据业务的同时,依据ITU的3GPP标准计划推出TD-LTE网络,与现有的FDDLTE网络形成互补。7月19日,中国移动TD-LTE项目在香港地区正式落地,在设备商的招标中,中兴、爱立信以各占50%份额的形式,为中国移动在香港建设FDDLTE及TD-LTE无缝双制式融合网络,初期基站数量超1000个左右。[4]

之后,中移动便开始组织设备商、芯片商开始网络测试。中兴、爱立信、创意视讯共同完成了业界在商用网络下的TD-LTE/LTEFDD重定向测试,为香港首个商用TD-LTE/LTEFDD双模网络扫除了最后障碍。

腾讯科技从香港方面人士获悉,下月18日左右中国移动香港有限公司将宣布TD-LTE的正式商用,初期与FDDLTE制式商用时相同,仅提供高速移动数据业务,用户语音通话、短信等功能仍依靠现有2G、3G网络。

覆盖方面,根据中国移动香港公司LTE网络建设计划,到年底,实现4GLTE网络室外覆盖可达现有GSM网络的100%覆盖水平,室内覆盖可达80%水平。

终端方面,在香港上市的4G终端中涵盖了手机、上网卡、无线上网猫(MiFi终端)。其中,手机主要以三星、HTC、LG品牌为主,如三星GalaxySIILTE、HTCOneXLLTE和LGOptimusTrueHDLTE。其余两类终端主要是以华为、中兴为主。不过大多终端仅支持FDDLTE制式,支持双模LTE的还相对较少。

据了解华为、中兴,如今都已推出了支持双模LTE的上网卡和无线上网猫,如华为多模E398上网卡,中兴多模MF820S2上网卡和MF91S上网猫,后者产品即将在香港上市。

据上述香港人士透露,中国移动香港公司已准备好了相关终端,TD-LTE正式商用后,将推出相关数据套餐业务,如今还在制定之中。之前FDDLTE在香港商用时,推出了流量分别为188港币500MB、298港币1GB及398港币无限量的三类套餐计划。且该套餐可以实现香港和内地数据流量共享,香港用户漫游内地的数据流量可计入包月之内。TD-LTE的套餐将有可能参照FDDLTE的模式。[3]

作用

香港TD-LTE的商用是中国移动第一个正式商用的TD-LTE网络,这对备受瞩目的中国内地TD-LTE规模试验形成了强烈的示范效应。

香港已有四家运营商开始运营4G,分别是中国移动、CSL(香港移动)、PCCW(电讯盈科)以及3HK(和记电讯旗下运营商),与后三个不同的是,中国移动运营的是一张双模的4G网,即LTETDD/FDD融合服务。

从技术上而言,在视频流媒体、交互Web等下行流占据绝对优势的4G网络时代,TDD高容量、非对称的优势将逐步显现,尤其在FDD资源日趋紧张的情况下,推动LTETDD/FDD融合组网将成为必然趋势。

从全球范围来看,LTETDD/FDD融合组网已经成为全球移动宽带的重要演进方向。据了解,欧洲Hi3G公司在瑞典丹麦部署并商用了TDD/FDDLTE融合网络;日本软银在已经商用TD-LTE的基础上,已于启动FDDLTE商用网建设,从而开始融合组网经营;欧洲VodafoneE-Plus等公司也都同时拥有TDD和FDD频率,并开通了融合测试网络。

对于中移动而言,TD-LTE率先在香港商用最重要的意义是希望借此来推动内地TD-LTE尽快商用。由于中国内地市场LTE牌照的不确定性,中移动必须借此证明,TD-LTE的技术和市场的成熟能力,以及其所具备的实际运营能力。

而香港与内地在通讯网络服务运营流程体制上有所不同,并不受牌照限制,只要具备资质的上市公司合法竞拍到频谱,铺好相关网络及准备好支持终端产品,即可宣布提供服务。

香港某分析师对腾讯科技表示,“中移动的TD-LTE香港商用后,相关终端产品、应用必须跟的上,这是价值体现最明显、也是市场反应最快的环节,需第一时间向内地释放一个利好的信号。”

其次,在TD-SCDMA的3G时代,由于经营不善,中移动并没有获得行业太好的口碑,所以中国移动意欲通过TD-LTE走出3G窘境。

而留给中移动的时间已经非常紧迫。此前的运营数据显示,中移动在3G市场的占有率已跌至38%,这一比例为45%。有分析人士指出,在TD-LTE商用服务前,中移动的3G市场份额将可能会继续下滑,从而导致ARPU值和利润率的下滑。因为,中移动此次在香港的TD-LTE商用必须成功。

还有,中国移动也希望借此在香港变身为主流运营商。之前中移动商用FDDLTE时,推出了只要398港币的无限上网套餐、免收内地漫游费等措施令CSL数码通等本地巨头已叫苦不迭。

林振辉此前在接受媒体采访时也表示,公司采用激进的市场竞争策略,目的就是在竞争激烈和用户口味尖端的香港市场上,赚取更多的成功经验。

中移动的决心令TD-LTE前景被看好。Ouvm预测到2016年,TD-LTE将占据全部LTE连接数的25%,而Infonetics2012Q1的报告中则预测,到2016年,按照设备销售收入来算,TDD与FDD的占比接近70%。

瑞银人士认为,中移动已经与主管部门达成默契,在牌照发放前,通过扩大规模试验来实现预商用。而中移动选择在市场竞争充分的香港率先上马TD-LTE商用网,既是将其作为探索TD-LTE运营的试验田,也是大规模上马TD-LTE的预告片。而这一预告片中的另一个关键词FDD/TDD融合,亦被视作意味深长。[3]

2013年4月,爱立信中国移动成功演示了TD-LTE上行单用户MIMO技术,该技术是LTEAdvanced的关键技术之一,标志着爱立信成为首个在商用平台上支持TD-LTE上行单用户MIMO技术的厂商。

在芯片领域,美国高通公司于2010年11月开始参与中国工信部2.3GHz频谱试验,并与中国的OEM厂商合作,在2011年加入中国移动的2.6GHz频谱大规模试验。而在上海世博会期间,美国高通公司还联手中国移动及合作伙伴作出LTETDD产品演示。

TDD-LTE系统具有如下特点:

1.灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽;

2.下行使用OFDMA,最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求;

3.上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA(单载波频分复用),在保证系统性能的同时能有效降低峰均比(PAPR),减小终端发射功率,延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s;

4.充分利用信道对称性等TDD的特性,在简化系统设计的同时提高系统性能;

5.系统的高层总体上与FDD系统保持一致;

6.将智能天线与MIMO技术相结合,提高系统在不同应用场景的性能;

7.应用智能天线技术降低小区间干扰,提高小区边缘用户的服务质量;

8.进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度,保证系统吞吐量和服务质量。

Axxia处理器集成L1-L3QuantennaQSR10004x4IEEE802.11acWi-Fi和SAITechnologyL1-L3cellular/LTE,支持LTE和Wi-Fi在企业网络中的无缝集成。

TD-LTE技术的优缺点:

优点:

1.频谱利用率高TD一个载频1.6MW一个载频10M

2.对功控要求低TD0~200MZW1500MZ

3.采用了智能天线和联合测试引入了所谓的空中分级,但效果如何还待验证

4.避免了呼吸效应TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划

缺点:

1.同步要求高TD需要GPS同步,同步的准确程度影响整个系统是否正常工作

2.码资源受限TD只有16个码,远远少于业务需求所需要的码数量

3.干扰问题上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰

4.移动速度慢TD120KM/HW500KM/H

国际情况

LTE是通用标准分为FDD-LTE和TDD-LTE两种模式,中移动采用的是TDD-LTE,也就是所说的TD-LTE,国际上大多数国家采用FDD-LTE制式。FDD-LTE已成为世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。全球有285个运营商在超过93个国家部署FDD4G网络。

瑞典LTE站点

2010年5月25日,爱立信和瑞典运营商TeliaSonera斯德哥尔摩启动全球首个LTE(FDD-LTE)商用站点,标志着在实现移动数字高速公路方面迈出了重要一步。

作为瑞典的主要运营商,TeliaSonera致力于升级网络,为用户提供更高的速率、更丰富的业务,让用户即使在移动状态中也能享受高速流畅的网络连接。为此,斯德哥尔摩,商用时间为2010年。根据协议,爱立信向TeliaSonera提供的FDD-LTE系统包括全新RBS6000系列的LTE无线基站、演进分组核心网、包含了Redback公司SmartEdge1200路由器和最新EDA多址接入聚集交换机的移动回程链路解决方案。此外,爱立信不仅负责网络实施及运行初期的网络管理工作,还将与TeliaSonera长期合作,以共同推动用户使用LTE移动宽带。

就在全球经济尚未走出低谷的时候,TeliaSonera宣布部署全球首个LTE商用站点。作为2010年正式启动的商用网络中的一部分,该站点的启动毫无疑问为全球LTE的发展提供了良好的范本,该站点的揭幕表明LTE不再遥不可及,而是已经成为了现实。

全球已有12家运营商加入TD-LTE阵营,有18家半导体企业和设备厂商已经对TD-LTE进行了投资,预计到2013年初将至少有一款可商用的TD-LTE智能手机。中国移动、印度Bharti、日本软银三家运营商计划在2012年末或2013年,推出部分TD-LTE业务。高盛认为,由于这三家运营商覆盖了全球39%的人口,所以这些市场的巨大潜力将吸引更多的研发投资进入TD-LTE领域。

2011年2月中国移动与全球60余家国际运营商、30多家主流运营商和多个重要国际通信组织共同启动了全球TD-LTE发展倡议GlobalTD-LTEInitiative。据称,目前中国移动已经与9家运营商签署TD-LTE合作协议,推动全球建成或即将建成26个TD-LTE试验网。英国沃达丰法国电信德国电信、韩国SK电信以及美国Verizon和AT&T等多家运营商均承诺支持TD-LTE。爱立信诺基亚西门子、阿尔卡特朗讯、摩托罗拉高通等国外厂商也表示支持TDD和FDD的同步发展。

在仅次于中国的印度电信市场,2011年6月,高通竞得印度4个电信区域的宽带无线接入(BWA)非对称2.3GHz频谱。该频段只适合发展TDD技术,高通承诺将组建合资公司建设LTE网络,标志着TD-LTE真正成为高通的战略重点之一。摩托罗拉正致力于将TD-LTE推广到中东、北美、南美、印度、俄罗斯等地,并已与欧洲3个顶级运营商合作开展TD-LTE的网络测试。截至2011年2月初,中兴通讯与全球运营商签署15项LTE商用合同并合作部署近65个试验网,拥有18个TD-LTE商用和实验网,与欧美等高端运营商在LTE领域的合作进程进一步加深。

拥有TDD频谱的WiMAX运营商也逐渐将TD-LTE视为技术升级的选择。许多亚太地区的WiMAX运营商,包含中国台湾、澳大利亚马来西亚都考虑转移到该技术。2011年4月马来西亚运营商Pl又联合中兴通讯在马来西亚波德申展示了WiMAX向TD-LTE演进的方案,现场的一套WiMAX系统经历数十分钟软件升级后即成为TD-LTE系统,其间没有更换任何硬件,升级后该TD-LTE系统的峰值速率高达130Mbps。该方案无疑为那些拥有WiMAX网络资源又希望部署TD-LTE的运营商消除了后顾之忧。[3]

日本LTE牌照

日本正式发放LTE牌照,计划2011年投入使用

2009年5月7日日本总务省发放了4个LTE牌照。日本几大移动运营商NTTDocomo软银移动、KDDI和e-Mobile公司没有悬念地都获得了LTE牌照。日本在以无线宽带为标志的4G时代将采用业界统一的LTE标准,这将有助于LTE的迅逐普及。正是基于这种考虑,日本总务省发布了4个LTE牌照,日本三大通信运营商NTTDocomo、软银、KDDI和新兴的通信运营商e-Mobile公司都可公平地获得开展LTE的频段。[5]

日本最大的移动运营商NTTDoCoMo计划在今后5年投资3000至4000亿日元,建设LTE基站和骨干通信网。来年开通业务。软银移动将投资1200亿日元于设备,计划于2011年至2012年提供业务。日本e-Mobile公司计划至2013年的设备投资总额为3000亿日元,其2011年开通业务。KDDI2012年提供业务。其投资额为1000多亿日元。

有关专家指出,日本政府之所以及早发放LTE牌照,是着眼于在全球领先部署4G。按照日本政府的计划,5年后LTE将覆盖日本50%的人口。

美国LTE商用

VerizonCommunications沃达丰公司共同组建的VerizonWireless公司已经选定爱立信与阿尔卡特朗讯作为首要网络供应商,支持其在美国启动LTE网络部署。此前,Verizon已与沃达丰携手在美国及欧洲进行业界领先的LTE网络试验。这两家入选的设备厂商将为VerizonWireless部署网络基础设施,使其能够自2010年起率先在美国推出商用FDD-LTE服务。

此外,Verizon还宣布选定诺基亚西门子通信与阿尔卡特朗讯作为其IP多媒体子系统(IMS)网络的核心供应商。无论采用何种接入技术,该系统均可实现丰富的多媒体应用。IMS将在Verizon服务架构的演进过程中扮演核心技术的角色。Verizon计划在其无线和固定宽带网络上提供基于IMS的IP融合应用和服务。LTE将成为采用IMS技术的重要无线接入网之一。VerizonWireless在进行LTE网络建设并提供商用服务的同时,也将扩展其FiOS光网络。这是持续一致和相互补充的发展战略,着眼于宽带市场的未来发展。

事实上,早在2011年,Verizon就选用了高通公司的SnapdragonMSM8655™处理器以及MDM9600™LTE调制解调器芯片组并使用在各种新型连接终端上,从而充分利用VerizonWireless的4GLTE移动宽带网络。[6]

宽带业务

在全球1700多家拥有WiMAX频谱资源的授权运营商中,约有470家拥有50MHz或更宽的带宽,考虑使用WiMAX提供长期能盈利的宽带服务,美国、日本、韩国意大利沙特俄罗斯、台湾等地区的运营商都已经或者计划推出基于WiMAX的无线宽带服务。

预计到09年年底,全球排名靠前的22家WiMAX运营商的用户数量将有望从124万升到250万,到2010年年底,用户数量将接近400万。在这些用户中,有很大一部分将来自可能在2010年转换到WiMAX的一些大型专有网络用户,如Clearwire公司在美国的网络。但是,在Maravedis调查的22家WiMAX运营商中,有42%的公司正在考虑部署LTE网络,这对WiMAX的发展很不利。

在2009年到2010年期间,WiMAX阵营将面临经济压力,许多新兴移动运营商对WiMAX的资本投资将会放缓,其中包括3.5GHz频段的大多数运营商,他们会将其主要精力放在最有利可图的市场部分———寻找可靠性连接的企业客户。不过,尽管受到投资方面的困扰,新兴市场仍将是驱动WiMAX增长的核心,许多厂商认为拉丁美洲亚洲是最具吸引力的地区。

LTE技术

LTE(LongTermEvolution)原本是第三代移动通信向第四代过渡升级过程中的演进标准,包含LTEFDD和LTETDD(通常被简称为TD-LTE)两种模式。2013年随着TD-LTE的牌照发放,4G的网络、终端、业务都进入正式商用阶段,也标志着我国正式进入了4G时代。和以往的数字移动通信系统相比,4G网络具有更高的数据速、传输质量以及频谱利用率,可以容纳更多的用户,支持多种业务及全球范围内的多个移动网络间的无缝漫游。这一切从技术层面上也源于无线接入网的空中接口技术和核心网的网络结构的重大变化。

LTE标准对系统提出了严格的技术需求,主要体现在容量、覆盖、移动性支持等方面,概括如下:

峰值速率-20 MHz带宽内下行峰值速率为100Mbps,上行峰值速率为50Mbps;[4]

频谱效率——下行是HSDPA的3~4倍,上行是HSUPA的2~3倍;

覆盖增强——提高小区边缘码率,5km范围内满足最优容量,30km范围内轻微下降,并支持100km的覆盖半径;

移动性提高——0~15km/h范围内性能最优,15~120km/h范围内性能高,支持120一350km/h,甚至在某些频段支持500km/h;

时延优化——用户面数据单向传输时延小于5ms,控制面空闲至激活的状态转移时延小于100ms。

服务内容多样化——具有高性能广播业务,实时业务支持能力提高,VoIP达到UTRAN电路域的性能;

运维成本降低——扁平、简化的网络架构,降低运营商网络的运营和维护成本。

关键技术

(1)OFDM(正交频分复用,OrthogonalFrequencyDivisionMultiple-xing)是一种多载波正交调制技术,将高速串行数据流转换成低速并行数据流,每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输,各子载波频谱重叠但相互正交。

(2)MIMO(多天线,MultipleInputMultipleOutput)是收发段都采用多个天线进行传输的方式,可以提高通信质量和数据速率[1]

(3)链路自适应技术:由于移动通信的无线传输信道是一个多径衰落、随机时变的信道,使得通信过程存在不确定性。链路自适应技术能够根据信道状态信息确定当前信道的容量,根据容量确定合适的编码调制方式,以便最大限度地发送信息,提高系统资源的利用率。

(4)网络架构扁平化:TD-LTE去掉了BSC/RNC这个网络层,根本性地改善了业务时延。

TD-LTE频段

全球TD-LTE可使用频段12个,分别为:1900--1920MHz,2010~2025MHz,1850~1910MHz,1930~1990MHz,1910~1930MHz,2570~2620MHz,1880~1920MHz,2300~2400MHz,2496~2690MHz,3400~3600MHz,3600~3800MHz,703~803MHz。

我国为TDD划分了4个频段,分别为:2010~2025MHz,1880~1920MHz,2300~2400MHz,2496~2690MHz。[5]

帧结构

对于TDD系统,上下行在同一频率完成。为了追求与FDD的帧结构FS1最大程度的融合,TD-LTE也采取了长度10ms为一个无线帧,每个无线帧包含10个1ms的子帧,且每个子帧内也有若干个符号及保护间隔。

不同之处在于:TD-LTE的帧结构FS2中有半帧和特殊子帧的概念,FS2的每一个无线帧由2个长度为5ms的半帧组成,每个半帧一般包含4个普通子帧和1个特殊子帧。普通子帧由2个长度为0.5ms的时隙组成,而特殊子帧由DwPTS、GP、UpPTS这3个特殊时隙组成。DwPTS、GP和UpPTS的长度可配置,以适应不同场景下的覆盖、容量和抗干扰等需求,但要求总长度等于1ms。

目前常用的是10:2:2的配置模式,借用特殊时隙来传输业务以提高下行吞吐量;而3:9:2的模式增大了上下行切换的GP时长,可以较好地适应传输时延,避免远距离同频干扰或某些TD-SCDMA配置引起的干扰,最大覆盖范围可达30~100km。同时,TD-LTE支持5ms和10ms的上下行子帧转换周期,可根据业务需求灵活地完成上下行配置。[2]

TD-LTE系统性能目标

(1)高速率:20MHz带宽内实现下行峰值速率超过100Mbit/s,上行峰值速率超过50Mbit/s。

(2)低时延:TD-LTE系统要求业务传输的单向时延低于5ms,控制平面从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms。

(3)频谱利用率明显提高:支持1.25~20MHz的多种系统带宽对称或非对称灵活配置。提高了频谱利用率,是3G的2~4倍,下行链路5bit/s/Hz,上行链路2.5bit/s/Hz。

(4)全分组交换:取消电路交换域,采用基于全分组的包交换,语音由V[1]oIP实现。

TD-LTE网络指标

网络指标是指与LTE网络覆盖、容量、业务质量相关的一些指标,如覆盖率、小区吞吐量、边缘速率、无线接通率、切换成功率等。

覆盖指标主要指覆盖率。一般室外基站要求覆盖率满足RSRP>-110dBm的概率大于90%,室内覆盖要求覆盖率满足RSRP>-105dBm的概率大于90%。[5]

容量指标主要包括单小区吞吐量、小区边缘用户速率等。考虑最极端的条件,在TD-LTEl司频组网时,一般要求实际用户在50%的网络负荷下,单小区平均吞吐量上行可达5Mb/s,下行可达20Mb/s;小区边缘用户上行可达150kb/s,下行可达500kb/s。特别地,在网络空载时,小区边缘用户上行可达250kb/s,下行可达lMb/s。

质量指标包括接通率、掉话率、切换成功率等。在同频组网时,网络负荷在50%条件下,要求TD-LTE无线接通率大于95%,掉话率小于4%,系统内切换成功率大于95%。同时要求在无线网络覆盖区域内的90%位置,99%的时间可以接入网络,开展的数据业务块差错率小于10%。

TD-LTE优缺点

优点

能够灵活配置频率,使用FDD系统不易使用的零散频段;可以通过调整上下行时隙转换点,提高下行时隙比例,能够很好地支持非对称业务;具有上下行信道一致性,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,降低了设备成本;接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需要一个开关即可,降低了设备的复杂度;具有上下行信道互惠性,能够更好地采用传输预处理技术,有效地降低移动终端的处理复杂性。

此外,LTE系统支持的移动性能最高可达500km/h,它还改善了小区边缘用户的性能,提高小区容量和降低系统延迟。LTE要求在满足以上目标时尽可能平滑地实现技术进步。所以要求新的无线接入技术必须与现有的3G无线接人技术并存,并且能与现有无线网络以及其替代版本兼容。[1]

缺点

(1)TD网络覆盖还不尽完善,平滑升级问题不小。虽然由TD-SCDMA平滑升级到TD-LTE成本很低,但关键是当前中国移动的TD网络覆盖不完善,中小城市及乡镇覆盖率亟待加强。

(2)TD-LTE产业链不成熟,难以发挥规模效应。一些业内人员认为在2G时代,技术很好的CDMA网络发展远不如GSM网络主要是因为CDMA的产业链不及后者。TD-LTE发展的最大问题在于产业链的成熟度不够,而FDD-LTE的最大优势正是产业链的成熟和规模效应。

(3)国内外TD-LTE运营商所使用的终端还是以MIFI(基站数据接入设备)、数据卡、CPE(家庭无线接入设备)等为主,如果有手机的话,也不能有效地实现话音通话,只能当作猫(MODEM)来使用。由于TD-LTE商用频谱还没有划定,更没有4G牌照的发放迹象,这导致通信设备厂商及手机厂商不敢大幅投入,全部持观望态度。这也影响着海外。

参考资料 6

  1. 传TD-LTE为运营商“必选项” 工信部未表态 — tech.sina.com.cn
  2. 中国联通3月18日4G商用 初期TD-LTE为主 — www.chinanews.com
  3. 中移动TD-LTE下月香港商用 掀起国内4G时代序幕 — www.techweb.com.cn
  4. 中移动今日香港TD-LTE商用 TD-SCDMA不会放弃 — tech.qq.com
  5. 国际4G标准中国移动要唱主角 — 新浪
  6. 高通为Verizon的4GLTE带来连接型终端 — article.pchome.net
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