LTE TDD在未來4G技術標準中的位置
LTE(Long Term Evolution)同時定義了LTE FDD(Frequency Division Duplexing)和LTE TDD(Time Division Duplexing)兩種方式,其中LTETDD作為TD-SCDMA向4G的演進方式,是中國移動的必然選擇。
1.移動無線技術向4G演進的主要技術標準介紹
WiMAX、LTE和UMB被認為是移動通信向4G演進的主要三種技術標準。ITU對IMT-Advanced要求的峰值速率為:(1)低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbit/s以上。(2)高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbit/s。目前這三種標準都未達到ITU為IMT-Advanced制定的目標,因此IEEE和3GPP等各大標準組織都在積極修訂各自的標準,以符合ITU-R的建議。
WiMAX是由IEEE提出的寬帶無線接入技術,受到英特爾、思科等IT廠商的支持。由于沒有原體制的束縛,最符合寬帶接入市場的需求。采用WiMAX的運營商主要是固網(wǎng)運營商和新運營商,然而,這些運營商可以利用VoIP等技術,通過WiMAX網(wǎng)絡為用戶提供與蜂窩網(wǎng)絡相同的移動語音服務。
LTE(Long Term Evolution)是3GPP提出的演進標準,它定義了LTE FDD和LTE TDD兩種方式。LTEFDD受到了傳統(tǒng)移動運營商的支持,中國移動則是LTETDD的主要支持者。隨著LTETDD技術研究的深入,越來越多的運營商和廠商加入到LTE TDD隊伍中來。
UMB(Ultra-Mobile Broadband)是3GPP2提出的超移動寬帶技術,主要由美國高通公司支持,是CDMA2000系列標準的演進升級版本。但目前還沒有一家運營商宣布計劃試驗或者部署這項技術。
2.3G標準向4G標準的演進方式
3G向4G的演進路徑主要有3條:(1)WiMAX從802.16e演進為802.16m的路線;(2)WCDMA和TD-SCDMA,均從HSPA演進至HSPA+,進而到LTE(分為FDD和TDD兩種方式);(3)CDMA2000沿著1xEV-DORev.0、1xEV-DORev.A、1xEV-DORev.B,最終到UMB。
目前UMB仍然沒有運營商宣布采用,事實上已經(jīng)退出4G標準的競爭。全球最大的CDMA運營商、美國第二大移動運營商Verizon Wireless對外宣稱其下一代網(wǎng)絡將采取LTE技術,此舉引得其他CDMA運營商紛紛效仿,他們分別投向了LTE和移動WiMAX。以下將不再對UMB進行分析。
LTE FDD無疑將是采用最多的4G標準,它從WCDMA演進而來,同時又吸收了CDMA2000標準,使之能夠向下兼容WCDMA和CDMA2000技術標準。成為被廣泛接受的標準。
LTE TDD在頻率利用率上具有較大優(yōu)勢,可以使用LTEFDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段,也將成為4G的主流技術標準。這兩種方式各有優(yōu)點,有互補性,可以共存。
LTE TDD和WiMAX具有比較大的相似度,可以融合。雖然目前WiMAX(802.16e)已經(jīng)商用,短時間內(nèi)融合的可能性已經(jīng)不存在,但在未來4G發(fā)展中,WiMAX仍可能與LTE TDD標準融合。目前我們可以把WiMAX看做是3G網(wǎng)絡的一種補充。
3.三種主流標準的技術性能對比
對目前三種主流標準的技術對比可以看出:
(1)三種標準采用的技術相似度很高。例如都使用了相同或者相近的頻帶寬度、編碼方式,都采用了OFDMA、MIMO等技術,在未來有可能繼續(xù)融合。但不管如何融合,以上的技術必將成為未來4G標準的主流技術。
(2)兼容性方面,WiMAX(802.16e)可以完全兼容WiMAX(802.16d),在未來的4G中WiMAX(802.16m)也可以完全兼容WiMAX(802.16e),但對傳統(tǒng)的3G網(wǎng)絡無法支持。目前,可以開發(fā)傳統(tǒng)手機與WiMAX相結(jié)合的雙模解決這個問題。LTE FDD具有良好的向下兼容性,支持WCDMA/CDMA2000的演進,因此成為廣受支持的標準。相比之下,似乎LTETDD只支持TD-SCDMA演進。但事實并非如此:2008年2月13日愛立信首家演示了在同一系統(tǒng)和終端平臺上同時支持LTE FDD和TD-LTE技術。同時,沃達豐和中國移動宣布要求設備廠商同時支持LTE FDD和LTE TDD方式。未來兩種方式共用平臺將成為業(yè)界標準。
(3)頻譜效率方面,LTE TDD和WiMAX都采用時分雙工方式,不需要成對的頻率,在頻率資源緊張的今天,這種方式能夠靈活配置頻率,使用LTE FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段。這也成為LTE TDD和WiMAX最大的優(yōu)勢。
(4)從峰值速率看,LTE TDD峰值速率會略低于LTE FDD。這是由于LTE TDD需要在同一個載頻上保持一定的上下行時隙的比例和需要預留一定的時隙資源作為上下行時隙之間的保護,所以LTE TDD的峰值速率低于LTE FDD,但仍在可接受范圍內(nèi)。
(5)從標準成熟度看,WiMAX已經(jīng)商用,目前向802.16m的演進標準征集也比較順利。而LTE預計2008年12月完成標準化工作第一版,最早商用也要等到2010年前后,大規(guī)模商用可能要在2012年后。在這一點上,WiMAX顯然領先一步。
綜上所述,以上三種標準系統(tǒng)性能基本相當,各有優(yōu)勢。在技術不分伯仲的前提下,運營商和廠商的支持力度將成為左右標準前進方向的重要力量。
4.運營商支持度對4G技術的影響
運營商對通信標準的影響日益突出:運營商具備明確的市場需求和詳細的發(fā)展時間表;運營商處于產(chǎn)業(yè)鏈核心,連接了最終消費者和終端、設備、增值服務提供商以及研究院所。其角色正從2G、3G時代的技術選擇者轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)主導者。
所有WCDMA和TD-SCDMA運營商和大部分CDMA2000運營商都選擇了LTE作為未來的網(wǎng)絡演進方向,似乎LTE已經(jīng)成為未來4G技術的默認標準。
傳統(tǒng)的CDMA2000運營商調(diào)轉(zhuǎn)方向,除了美國Sprint Nextel和Clearwire采用WiMAX標準作為下一代網(wǎng)絡的演進方向外,世界上其他主要的CDMA運營商都準備部署LTE。如:美國Verizon Wireless、日本KDDI、韓國SK電訊和韓國電信(KTF)、加拿大Bell和Telus。
固網(wǎng)運營商和新興運營商對WiMAX更感興趣(如英國電信),傳統(tǒng)移動運營商則更支持LTE的演進方向。
沃達豐和AT&T在采用LTE部署下一代網(wǎng)絡的同時,也采用了WiMAX作為補充,這主要因為LTE商用至少要到2010年,而WiMAX正好可以彌補HSPA的速率不足問題。
綜上所述,運營商對未來4G的標準影響可能是決定性的。從目前看,主流運營商幾乎一致支持LTE標準。另外,2008年2月中國移動、沃達豐和Verizon宣布聯(lián)合開展LTE TDD測試,此舉避免了LTE TDD被邊緣化的問題,為未來LTEFDD和LTE TDD共同發(fā)展創(chuàng)造了條件。
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通過以上的分析和評估,我們可以得出以下結(jié)論:雖然面對WiMAX等技術的競爭,但LTE FDD和LTE TDD作為3GPP的4G演進方向,幾乎成為全球運營商的共同而且唯一的選擇;LTE TDD是中國移動TD-SCDMA標準的演進方向。LTE FDD和LTE TDD各有優(yōu)點,有互補性,可以共存,這也是LTE TDD成功的關鍵。中國應繼續(xù)推動在同一系統(tǒng)和終端平臺上同時支持LTE FDD和LTE TDD技術,并使之成為全球標準;在LTE階段,LTE TDD與LTE FDD走向聯(lián)合將是大勢所趨。國際電聯(lián)(ITU)無線電通信部門(ITU-R)正在征集IMT-Advanced標準的建議,中國應該在積極提出自己的標準的同時,也要考慮到與LTE FDD等技術的融合,使之LTE FDD和LTE TDD共同成為未來4G標準。
LTE TDD技術具有較高的頻譜效率,在未來的4G中具有較強的優(yōu)勢,與LTE FDD有互補性,可以共存。作為中國移動TD-SCDMA技術的演進,LTE TDD的發(fā)展占有重要意義。在中國移動、沃達豐等運營商的推動下,在愛立信、大唐、華為等廠商的支持下,隨著研究的深入和國際市場的推廣,必將成為未來無線通信系統(tǒng)中的主流技術。
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