??? 當(dāng)前，在中國移動(dòng)、中國電信和中國聯(lián)通的積極推動(dòng)下，TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA等3G網(wǎng)絡(luò)正在全國各地進(jìn)行廣泛部署，而作為呼聲甚高的后3G標(biāo)準(zhǔn)，LTE標(biāo)準(zhǔn)已接近完成，LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)化工作也在緊鑼密鼓地展開。那么，LTE標(biāo)準(zhǔn)化工作目前進(jìn)展到了什么階段？其難點(diǎn)在何處？在哪些方面做出了提升和完善？TD-LTE和FDDLTE兩種標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展如何？對(duì)此，記者日前與工業(yè)和信息化部IMT-Advanced推進(jìn)組技術(shù)工作組副組長、工業(yè)和信息化部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師沈嘉進(jìn)行了座談。
LTERel.8標(biāo)準(zhǔn)制定完成
LTE-Advanced進(jìn)入準(zhǔn)備階段
??? 當(dāng)前，LTERelease8大部分標(biāo)準(zhǔn)（包括基本技術(shù)、功能、特性等）的制定基本已經(jīng)完成，但是一些測試標(biāo)準(zhǔn)（主要是RAN5制定的終端測試標(biāo)準(zhǔn)）尚需延遲到9月完成。另外，LTE標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)版本的不斷完善和增強(qiáng)是一個(gè)漫長的過程，正如WCDMA的R99版本很早就被推出，但是其后續(xù)R4、R5、R6、R7版本卻一直在不斷地完善和演進(jìn)，這是一個(gè)長期的過程。
??? 沈嘉表示，隨著Release8版本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的基本完成，其標(biāo)準(zhǔn)制定的難點(diǎn)和技術(shù)挑戰(zhàn)都已經(jīng)被一一克服?，F(xiàn)在的挑戰(zhàn)和難點(diǎn)在于，如何將LTE標(biāo)準(zhǔn)從技術(shù)層面向產(chǎn)業(yè)化層面成功轉(zhuǎn)化，使新的產(chǎn)品能夠融合新的標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)各種新的技術(shù)、通過新體系的測試，并進(jìn)一步保證投入新體系的運(yùn)營。
??? 沈嘉表示，標(biāo)準(zhǔn)的制定與產(chǎn)業(yè)部署遵循“部署一代、研發(fā)一代、準(zhǔn)備一代”的規(guī)律與準(zhǔn)則，當(dāng)前3G進(jìn)入到部署階段，LTE進(jìn)入到研發(fā)階段，LTE-Advanced進(jìn)入準(zhǔn)備周期。另外，ITU也有相關(guān)要求，對(duì)LTE標(biāo)準(zhǔn)的制定與成型提出了時(shí)間表；對(duì)于3GPP等各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織來說，他們必須按照此時(shí)間表開展工作，按時(shí)推出IMT-Advanced標(biāo)準(zhǔn)。
??? 每一種新標(biāo)準(zhǔn)的提出，都分為兩種模式：是對(duì)原來標(biāo)準(zhǔn)的繼承、發(fā)展之后進(jìn)一步做出改進(jìn)和完善，還是對(duì)原有標(biāo)準(zhǔn)革命性、顛覆性地進(jìn)行創(chuàng)新。而LTE相對(duì)于WCDMA、TD-SCDMA等3G技術(shù)而言，其革命性和顛覆性更強(qiáng)，尤其是在物理層做出了極大的創(chuàng)新。而LTE-Advanced對(duì)LTE的增強(qiáng)相對(duì)來講，繼承性則較強(qiáng)，它保留了LTE的核心，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了許多外圍擴(kuò)展，比如增加帶寬、空間維度上的進(jìn)一步增強(qiáng)等。目前3GPPRAN1的工作重點(diǎn)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向LTE-Advanced，RAN其他各工作組也將逐漸增加在LTE-Advanced方面的投入。
??? LTE-Advanced的下一個(gè)階段的標(biāo)準(zhǔn)俗稱5G，目前還沒有相關(guān)工作開展。當(dāng)前，LTE和IMT-Advanced標(biāo)準(zhǔn)制定的工作之所以能夠展開，主要是由于WRC07（2007年世界無線大會(huì)）為IMT-Advanced分定了新的頻譜。WRC每4年召開一次，因此到WRC11時(shí)5G標(biāo)準(zhǔn)的雛形方可能出現(xiàn)。
LTE-Advanced在4方面做出增強(qiáng)與提升
??? LTE-Advanced是3GPP為了滿足ITUIMT-Advanced（4G）的要求而推出的標(biāo)準(zhǔn)。3GPP認(rèn)為，LTE本身可以作為滿足IMT-Advanced需求的技術(shù)基礎(chǔ)和核心，只是純粹從指標(biāo)上來講，LTE較IMT-Advanced的要求還有一定差距。因此當(dāng)將LTE升級(jí)到4G時(shí)，我們并不需要改變LTE標(biāo)準(zhǔn)的核心，而只需在LTE基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充、增強(qiáng)、完善，就可以滿足IMT-Advanced的要求，LTE-Advanced正是基于此原因而被提出。
??? 沈嘉介紹說，LTE-Advanced主要在以下4個(gè)方面做出了新的提升和增強(qiáng)。
??? 首先是通過對(duì)頻域進(jìn)行擴(kuò)充，進(jìn)一步提高帶寬。因?yàn)镮MT-Advanced峰值速率的指標(biāo)要求更高，而LTE的最大帶寬是20MHz，還不足以達(dá)到IMT-Advanced的要求，所以需要擴(kuò)充到更高帶寬，比如40MHz、60MHz，甚至更高。提高帶寬和峰值速率的方法之一是對(duì)頻域進(jìn)行擴(kuò)充，即把幾個(gè)基于20MHz的LTE設(shè)計(jì)捆綁在一起，通過“頻譜聚合”的方式進(jìn)行帶寬增強(qiáng)。
??? 提高峰值速率的第二種方法是：通過增加天線數(shù)量以提高峰值頻譜效率，即利用空間維度進(jìn)行擴(kuò)充。目前這方面最直接的方法是在基站站點(diǎn)上增加天線——即采用更高階的MIMO技術(shù)，在LTE階段可以做到在基站側(cè)設(shè)置4個(gè)天線，終端側(cè)設(shè)置4個(gè)接收天線和1個(gè)發(fā)射天線，這樣只能做到下行4發(fā)4收、上行1發(fā)4收；為了進(jìn)一步提高峰值頻譜效率，基站側(cè)將增加到8個(gè)天線、終端側(cè)增加到8個(gè)接收天線和4個(gè)發(fā)射天線，這樣就可以做到下行8發(fā)8收、上行4發(fā)8收。考慮到基站和終端的空間有限、施工難度和終端成本因素，再增加天線變得不太現(xiàn)實(shí)，因此下行8×8、上行4×8的設(shè)計(jì)已經(jīng)是一個(gè)極端配置了。
??? 除了以上方法，對(duì)空域的擴(kuò)充還有其它的兩個(gè)方法，是以前所沒有采用的——第一種是多點(diǎn)協(xié)同，即CoMP技術(shù)；第二種是Relay（無線中繼）技術(shù)。這兩種技術(shù)盡管也是進(jìn)一步利用空間的維度進(jìn)行擴(kuò)充，但是其設(shè)計(jì)思路更加開闊，不僅僅是在原有站點(diǎn)上加天線，而是增加一些新的站點(diǎn)。集中在單個(gè)站點(diǎn)增加天線可以看作一種集中式的多天線技術(shù)，而通過增加新站點(diǎn)增加天線的方法則是一種分布式多天線技術(shù)。
Relay和CoMP技術(shù)推動(dòng)新標(biāo)準(zhǔn)革命式創(chuàng)新
??? 作為LTE-Advanced對(duì)空域擴(kuò)充的兩種核心技術(shù)，Relay和CoMP技術(shù)對(duì)LTE標(biāo)準(zhǔn)做出了很大的創(chuàng)新。
??? Relay技術(shù)是在原有站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過增加一些新的Relay站（或稱中繼節(jié)點(diǎn)），加大站點(diǎn)和天線的分布密度。這些新增relay節(jié)點(diǎn)和原有基站（母基站）都通過無線連接，和傳輸網(wǎng)絡(luò)之間沒有有線的連接，下行數(shù)據(jù)先到達(dá)母基站，然后再傳給中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)再傳輸至終端用戶，上行則反之。這種方法拉近了天線和終端用戶的距離，可以改善終端的鏈路質(zhì)量，從而提高系統(tǒng)的頻譜效率和用戶數(shù)據(jù)率。
??? 沈嘉介紹說，Relay技術(shù)跟傳統(tǒng)的直放站接力不同，傳統(tǒng)的直放站完全是在接到母基站的射頻信號(hào)后，在射頻上直接轉(zhuǎn)發(fā)，因此它的作用只是放大器而已。這種放大器在一些場景是有一定的作用的，但是它的作用僅限于增加覆蓋，并不能提高容量。當(dāng)直放站放入母基站和終端之間，它并不能利用其跟用戶之間更近的距離，進(jìn)一步優(yōu)化信號(hào)的傳輸格式和資源分配，提高傳輸效率。比如母基站直接向終端傳輸時(shí)會(huì)選擇一個(gè)調(diào)制編碼階數(shù)，而經(jīng)過中繼站轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，由于鏈路條件的改善，有機(jī)會(huì)設(shè)置一個(gè)更高的調(diào)制編碼階數(shù)，獲得更好的傳輸速率。而直放站只支持簡單的轉(zhuǎn)發(fā)功能，無法實(shí)現(xiàn)傳輸設(shè)置的優(yōu)化。
??? 另外，即便是為增加覆蓋而用，使用直放站也會(huì)造成很多問題，比如它會(huì)帶來更多的干擾源。這個(gè)干擾如果控制得好，它便能增加覆蓋；但是如果控制不好干擾，用戶體驗(yàn)可能不升反降。
??? 沈嘉提到，目前考慮的Relay站有3種類型：層三Relay、層二Relay和層一Relay。層三Relay就是一個(gè)無線回傳的基站；層一Relay就是一個(gè)增強(qiáng)的直放站；層二Relay介于層三Relay和層一Relay之間，比無線回傳的基站簡單、價(jià)格和成本低廉，但是比直放站復(fù)雜。從協(xié)議功能上講，層二中繼節(jié)點(diǎn)有一定的資源分配功能，但沒有完整的層三資源管理功能；無線回傳基站是層三的中繼節(jié)點(diǎn)，即包含了完整的三層協(xié)議；而增強(qiáng)直放站是層一的中繼節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樗挥形锢韺拥霓D(zhuǎn)發(fā)功能。
??? 沈嘉表示，以上三種究竟采用哪種還存在一定的爭議，層一的和層三的相對(duì)來講爭議小一些，爭議較大的是第二種，即要不要做這樣一種中間類型。要做層一和層三的基站，基于原來的LTE設(shè)計(jì)改動(dòng)較??；但是要做層二的，刪掉哪些功能、保留哪些功能，新類型的站點(diǎn)需要確定一套新的配置集、參數(shù)集和減化的協(xié)議架構(gòu)，在標(biāo)準(zhǔn)化方面需要做的工作要多一些。
??? 協(xié)同多點(diǎn)（CoMP）跟傳統(tǒng)的分布式天線技術(shù)類似，但分布式天線的設(shè)計(jì)是基于具體實(shí)際工程形態(tài)而言，而不是技術(shù)層面的概念。CoMP是從技術(shù)角度進(jìn)行定義，它是利用光纖連接的天線站點(diǎn)協(xié)同在一起為用戶服務(wù)，相鄰的幾個(gè)天線站或節(jié)點(diǎn)同時(shí)為一個(gè)用戶服務(wù)，從而提高用戶的數(shù)據(jù)率。
??? CoMP尤其可以提高小區(qū)邊緣的性能。目前傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要問題是：基站的交界部存在干擾和覆蓋質(zhì)量下降的問題，導(dǎo)致終端在切換區(qū)的性能較差。但是CoMP可以使幾個(gè)小區(qū)同時(shí)對(duì)小區(qū)結(jié)合部進(jìn)行覆蓋，這樣就可以提高小區(qū)邊緣的通信質(zhì)量。CoMP與Relay技術(shù)的區(qū)別在于，分布式節(jié)點(diǎn)不是利用無線的方式、而是通過光纖與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有線連接。
TD-LTE和FDDLTE同步發(fā)展
??? 談起當(dāng)前TD-LTE和FDDLTE并列發(fā)展的格局，沈嘉并不贊同TD-LTE和FDDLTE是兩個(gè)陣營這一說法；他認(rèn)為二者是LTE支持的兩種模式，分別用于對(duì)稱頻譜和不對(duì)稱頻譜，它們之間并不存在對(duì)立的關(guān)系。“運(yùn)營商關(guān)注的是怎樣有效利用其頻譜，如果得到的是成對(duì)頻譜（pairedspectrum），那么就適合部署FDD LTE；如果得到的是非成對(duì)頻譜（unpaired spectrum），那么就適合部署TD-LTE。”
??? 沈嘉表示，這兩個(gè)技術(shù)共用了很多核心技術(shù)，只不過在具體的資源調(diào)度、信令設(shè)計(jì)、多天線設(shè)計(jì)、時(shí)序管理等方面，由于FDD和TDD本身的特性和信道條件的不同，有一些不同的設(shè)計(jì)。當(dāng)二者從LTE階段向LTE-Advanced演進(jìn)時(shí)，也將基于很多共同的核心技術(shù)，而在FDD和TDD模式下分別保留其特性。
??? 沈嘉認(rèn)為，TD-LTE和FDDLTE的設(shè)計(jì)目標(biāo)并不是FDD和TDD的融合，而是為不同的運(yùn)營商在不同的頻譜提供高效而優(yōu)化的技術(shù)，共享核心技術(shù)使產(chǎn)業(yè)界能夠以更低的成本開發(fā)兩種模式的設(shè)備。當(dāng)前，TD-LTE和FDDLTE獲得同步的發(fā)展，二者的各自保持特點(diǎn)、分別優(yōu)化，在共性和特性之間取得良好的平衡，這是一種很好的狀態(tài)。FDD和TDD的信道特性不同，天生具有差異性，要使二者完全一致不是一種科學(xué)的做法，其成本也不可能真正降低，因此FDD和TDD兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)很難完全融合。
??? 在2007年底以前，曾經(jīng)有兩個(gè)TDDLTE標(biāo)準(zhǔn)，但在這之后二者融合為一個(gè)TDD標(biāo)準(zhǔn)，即目前中國主導(dǎo)的TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)，沈嘉和他的很多同事就曾參與到標(biāo)準(zhǔn)融合的過程中。融合的原因是，隨著市場和技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界對(duì)兩種TDDLTE標(biāo)準(zhǔn)融合的需求越來越高——TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)界在國內(nèi)做了大規(guī)模的試驗(yàn)，各種研發(fā)和推廣工作逐步展開，許多產(chǎn)業(yè)鏈的國內(nèi)外廠商都看到了中國推動(dòng)TDD產(chǎn)業(yè)發(fā)展的堅(jiān)定決心，于是紛紛參與到標(biāo)準(zhǔn)的制定中；比另外一種TDDLTE標(biāo)準(zhǔn)具有更好的大規(guī)模部署前景。從研發(fā)、部署和成本等方面考慮，如果兩種TDD模式并存，將分散產(chǎn)業(yè)的力量，因此產(chǎn)業(yè)界希望LTE模式盡可能少，讓FDD和TDD各僅存在一個(gè)模式。產(chǎn)業(yè)界最終選擇了TD-LTE。
??? 從2007年第四季度開始，產(chǎn)業(yè)界開始達(dá)成共識(shí)——中國移動(dòng)開始和許多國外運(yùn)營商溝通，力促兩種TDD標(biāo)準(zhǔn)合二為一；國內(nèi)各設(shè)備企業(yè)也紛紛投入TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的融合工作，并與國外設(shè)備企業(yè)頻繁溝通，不斷達(dá)成共識(shí)。最終3GPP在11月和12月的會(huì)議上，將另外一種TDDLTE模式合并入當(dāng)前的TD-LTE。
??? 沈嘉認(rèn)為，當(dāng)前兩種LTE標(biāo)準(zhǔn)的制定是同時(shí)完成的，進(jìn)度保持一致，為TD-LTE產(chǎn)業(yè)化和FDDLTE同步發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。
??? TD-LTE從融合成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)到后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)化過程中，許多國際廠商也都參與到其中，做出了很多貢獻(xiàn)，如愛立信、諾基亞、諾基亞西門子、高通等，現(xiàn)在正積極參與TD-LTE的設(shè)備開發(fā)。因此，我們對(duì)TD-LTE的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化充滿信心。