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【摘 要】本文分析了TD-LTE的应用优势、技术要点、室内覆盖规划建设方案及发展前景进行了论述，以供同仁参考。
【关键词】TD-LTE；应用优势；技术要点；室内覆盖规划建设方案；发展前景
0.前言
LTE中文译名“长期演进汁划”，它并非人们普遍误解的4G，而是3G和4G之间的过渡，无限接近4G，义称3.9G或准4G。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等方面。LTE采用由Node B构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和降低延迟，实现了低时延、低复杂度和低成本的要求。本文分析了TD-LTE的应用优势、技术要点、室内覆盖规划建设方案及发展前景进行了论述，以供同仁参考。
1.TD-LTE的应用优势
（1）频谱灵活配置。频谱资源是无线通信中最宝贵的资源，随着移动通信的发展，多媒体业务对于频谱的需求日益增加。现有的GSM通信系统均采用FDD双工方式。FDD双工方式占用了大量的频谱资源，同时，一些零散频谱资源由于FDD不能使用而闲置，造成资源浪费。由于TD-LTE系统无需成对的频率，可以方便地配置在LTE FDD系统所使用的零散频段上，具有一定的频谱灵活性，能有效提高频谱利用率。因此，在频谱资源方面，TD-LTE系统具有更大的优势。另外，根据TD-LTE帧结构的特点，TD-LTE系统可以根据业务类型灵活配置帧的上下行配比。比如浏览网页、视频点播等业务，下行数据明显大于上行数据流量，系统可以根据业务量的分析，配置下行帧多于上行帧，而在提供传统语音业务时，系统可以上下行相等。
（2）智能天线应用。智能天线技术是未来无线技术的发展方向。它能降低多址干扰。增加系统的吞吐量。在TD-LTE系统中。上下行链路使用相同频率，且间隔时间较短，小于信道相干时间，链路无线传播环境差异不大。在使用赋形算法时，由于上下行链路可以使用信号传播的无线环境受频率选择性衰落的影响不同，根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。因而，TD-LTE系统能有效降低移动终端的处理复杂性。
2.TD-LTE的技术要点
（1）LTE物理层的传输技术。LTE 物理层传输技术包括物理层上下行传输方案、帧结构设计、小区间干扰控制技术、多天线技术、小区搜索技术和随机接入技术等。采用OFDM是LTE系统的主要特点，其优点是对时延扩展有较强的抵抗力，减小符号间干扰，通常在OFDM符号前加入保护间隔，只要保护间隔大于信道的时延扩展则可以完全消除符号间干扰。MIMO作为提高系统传输率的最主要手段，也受到了广泛关注。由于OFDM的子载波衰落情况相对平坦，十分适合与MIMO 技术相结合，提高系统性能。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道。
（2）LTE 的系统架构。3G的网络由基站（NB）、RNC、服务通用分组无线业务支持节点（SGSN）和网关通用分组无线业务支持节点（GGSN）4 个网络节点组成，而LTE 网络仅由演进型通用地面无线接入网基站（E-UTRAN 基站即eNB）和接入网关（AGW）组成，相比WCDMA（HSDPA）网络采用了更为扁平化的网络架构。这一方面减少了设备的数量，同时也大大降低了业务时延。LTE 的总体系统结构见图1。
LTE网络架构涉及的功能包括：无线资源管理（RRM），UE与网络的QoS协商，位置管理，寻呼、空闲和激活状态移动性管理，不同接入技术间的移动性，安全和加密，报头压缩，上层自动请求重发（OuterARQ），IP 地址分配，漫游，多媒体广播与组播（MBMS）等。
（3）LTE 的空中接口协议。由于基于全分组的协议，3GPP LTE的协议结构得到极大简化，RLC和MAC都位于节点eNB，因此调度器可以根据信道质量对RLC服务数据单元（SDU）进行切割，从而减少填充和充分利用信道的传输能力，同时可以对RLC层的自动重发请求（ARQ）和MAC层的混合自动重发请求（HARQ）进行联合优化。
3.TD-LTE室内覆盖规划建设方案
TD-LTE的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。由于室内分布系统是解决室内覆盖的主要方式，TD-LTE室内分布系统将是TD-LTE整个网络建设的重点之一。TD-LTE系统中引入了MIMO技术，能够有效提高业务速率。如果不需要支持MIMO，TD-LTE的覆盖方式与传统网络类似。如果需要支持MIMO，则需要设置双天线。这样就需要两套天线以及射频信号分配系统。对于MIMO，可考虑两种方式，多用户（MU-MIMO）方式和单用户MIMO（SU-MIMO）方式。根据上面的分析，在建设室外覆盖的同时，应该同时进行室内分布的建设，但考虑到网络建设中施工难度，在网络建设初期主要考虑进行MU-MIMO的室内分布系统建设，只在一些单用户数据速率要求特别高的务业点引入SU-MIMO的覆盖；在后续的网络建设中，再根据业务发展需要进行SU-MIMO方案的建设，以提高单用户的数据速率。对于室内覆盖，也需关注家庭基站（Femtocell）的覆盖方式。考虑到Backhaul的主要方式为XDSL，同时考虑到家庭的实际吞吐量需求，建议以小带宽的系统进行覆盖，如1.4MHz、3MHz系统。在确保室内分布系统提供良好的室内覆盖的同时，需要控制好室内信号，避免对室外构成强干扰。家庭基站的覆盖方式需要解决切换和用户重选的问题，还有待进一步的研究。
4.TD-LTE通信系统的发展前景
LTE已被作为无线接入网未来的演进方向，越来越多的国际通信公司积极参与并推动LTE的标准化和产业化的进程。到目前为止，全球已有60多个国家或地区近140家运营商正在对LTE进行投资建设，有些专家甚至预测，全球极大可能在1-2两年内会掀起LTE投资建设的高潮。全球移动用户数量超过50亿，普及率达到75%以上，如此庞大的用户群体，其可观的市场前景可想而知。同时，由于LTE 技術没有固定的使用频段，可以部署于现有的2G和3G系统的频段，也可以选择在更高的频段（如2.6GHz）。模拟电视业务使用的700MHz频段随着电视信号由模拟向数字技术过渡，将逐渐被释放出来。这段频率相对于目前3G使用的频段，穿透能力更强，传输范围更广，非常适合用于移动通信技术，因此被视为宽带无线移动技术的目标使用频段。美国率先在700MHz 频段上应用LTE 将在全球起到示范作用。沃达丰德国和Verizon 已经在此频段进行了LTE测试。在法国、芬兰和瑞典等国家已经决定或计划将700Mhz 频段用于移动网络。不过欧洲大多数国家的电视信号的模拟转数字信号进程要到2012年才能完成，因此欧洲700MHz预计还需要几年时间才能用于移动业务。最后，希望这种优势巨大的4G技术尽快服在大众中普及，也希望中国乘着TD-LTE-Advanced技术的发展契机，领跑全球移动通信市场。
【参考文献】
[1]胡宏林，徐景.3GPPLTE无线链路关键技术[M].北京：电子工业出版社，2010.
【关键词】TD-LTE；应用优势；技术要点；室内覆盖规划建设方案；发展前景
0.前言
LTE中文译名“长期演进汁划”，它并非人们普遍误解的4G，而是3G和4G之间的过渡，无限接近4G，义称3.9G或准4G。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等方面。LTE采用由Node B构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和降低延迟，实现了低时延、低复杂度和低成本的要求。本文分析了TD-LTE的应用优势、技术要点、室内覆盖规划建设方案及发展前景进行了论述，以供同仁参考。
1.TD-LTE的应用优势
（1）频谱灵活配置。频谱资源是无线通信中最宝贵的资源，随着移动通信的发展，多媒体业务对于频谱的需求日益增加。现有的GSM通信系统均采用FDD双工方式。FDD双工方式占用了大量的频谱资源，同时，一些零散频谱资源由于FDD不能使用而闲置，造成资源浪费。由于TD-LTE系统无需成对的频率，可以方便地配置在LTE FDD系统所使用的零散频段上，具有一定的频谱灵活性，能有效提高频谱利用率。因此，在频谱资源方面，TD-LTE系统具有更大的优势。另外，根据TD-LTE帧结构的特点，TD-LTE系统可以根据业务类型灵活配置帧的上下行配比。比如浏览网页、视频点播等业务，下行数据明显大于上行数据流量，系统可以根据业务量的分析，配置下行帧多于上行帧，而在提供传统语音业务时，系统可以上下行相等。
（2）智能天线应用。智能天线技术是未来无线技术的发展方向。它能降低多址干扰。增加系统的吞吐量。在TD-LTE系统中。上下行链路使用相同频率，且间隔时间较短，小于信道相干时间，链路无线传播环境差异不大。在使用赋形算法时，由于上下行链路可以使用信号传播的无线环境受频率选择性衰落的影响不同，根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。因而，TD-LTE系统能有效降低移动终端的处理复杂性。
2.TD-LTE的技术要点
（1）LTE物理层的传输技术。LTE 物理层传输技术包括物理层上下行传输方案、帧结构设计、小区间干扰控制技术、多天线技术、小区搜索技术和随机接入技术等。采用OFDM是LTE系统的主要特点，其优点是对时延扩展有较强的抵抗力，减小符号间干扰，通常在OFDM符号前加入保护间隔，只要保护间隔大于信道的时延扩展则可以完全消除符号间干扰。MIMO作为提高系统传输率的最主要手段，也受到了广泛关注。由于OFDM的子载波衰落情况相对平坦，十分适合与MIMO 技术相结合，提高系统性能。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道。
（2）LTE 的系统架构。3G的网络由基站（NB）、RNC、服务通用分组无线业务支持节点（SGSN）和网关通用分组无线业务支持节点（GGSN）4 个网络节点组成，而LTE 网络仅由演进型通用地面无线接入网基站（E-UTRAN 基站即eNB）和接入网关（AGW）组成，相比WCDMA（HSDPA）网络采用了更为扁平化的网络架构。这一方面减少了设备的数量，同时也大大降低了业务时延。LTE 的总体系统结构见图1。
LTE网络架构涉及的功能包括：无线资源管理（RRM），UE与网络的QoS协商，位置管理，寻呼、空闲和激活状态移动性管理，不同接入技术间的移动性，安全和加密，报头压缩，上层自动请求重发（OuterARQ），IP 地址分配，漫游，多媒体广播与组播（MBMS）等。
（3）LTE 的空中接口协议。由于基于全分组的协议，3GPP LTE的协议结构得到极大简化，RLC和MAC都位于节点eNB，因此调度器可以根据信道质量对RLC服务数据单元（SDU）进行切割，从而减少填充和充分利用信道的传输能力，同时可以对RLC层的自动重发请求（ARQ）和MAC层的混合自动重发请求（HARQ）进行联合优化。
3.TD-LTE室内覆盖规划建设方案
TD-LTE的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。由于室内分布系统是解决室内覆盖的主要方式，TD-LTE室内分布系统将是TD-LTE整个网络建设的重点之一。TD-LTE系统中引入了MIMO技术，能够有效提高业务速率。如果不需要支持MIMO，TD-LTE的覆盖方式与传统网络类似。如果需要支持MIMO，则需要设置双天线。这样就需要两套天线以及射频信号分配系统。对于MIMO，可考虑两种方式，多用户（MU-MIMO）方式和单用户MIMO（SU-MIMO）方式。根据上面的分析，在建设室外覆盖的同时，应该同时进行室内分布的建设，但考虑到网络建设中施工难度，在网络建设初期主要考虑进行MU-MIMO的室内分布系统建设，只在一些单用户数据速率要求特别高的务业点引入SU-MIMO的覆盖；在后续的网络建设中，再根据业务发展需要进行SU-MIMO方案的建设，以提高单用户的数据速率。对于室内覆盖，也需关注家庭基站（Femtocell）的覆盖方式。考虑到Backhaul的主要方式为XDSL，同时考虑到家庭的实际吞吐量需求，建议以小带宽的系统进行覆盖，如1.4MHz、3MHz系统。在确保室内分布系统提供良好的室内覆盖的同时，需要控制好室内信号，避免对室外构成强干扰。家庭基站的覆盖方式需要解决切换和用户重选的问题，还有待进一步的研究。
4.TD-LTE通信系统的发展前景
LTE已被作为无线接入网未来的演进方向，越来越多的国际通信公司积极参与并推动LTE的标准化和产业化的进程。到目前为止，全球已有60多个国家或地区近140家运营商正在对LTE进行投资建设，有些专家甚至预测，全球极大可能在1-2两年内会掀起LTE投资建设的高潮。全球移动用户数量超过50亿，普及率达到75%以上，如此庞大的用户群体，其可观的市场前景可想而知。同时，由于LTE 技術没有固定的使用频段，可以部署于现有的2G和3G系统的频段，也可以选择在更高的频段（如2.6GHz）。模拟电视业务使用的700MHz频段随着电视信号由模拟向数字技术过渡，将逐渐被释放出来。这段频率相对于目前3G使用的频段，穿透能力更强，传输范围更广，非常适合用于移动通信技术，因此被视为宽带无线移动技术的目标使用频段。美国率先在700MHz 频段上应用LTE 将在全球起到示范作用。沃达丰德国和Verizon 已经在此频段进行了LTE测试。在法国、芬兰和瑞典等国家已经决定或计划将700Mhz 频段用于移动网络。不过欧洲大多数国家的电视信号的模拟转数字信号进程要到2012年才能完成，因此欧洲700MHz预计还需要几年时间才能用于移动业务。最后，希望这种优势巨大的4G技术尽快服在大众中普及，也希望中国乘着TD-LTE-Advanced技术的发展契机，领跑全球移动通信市场。
【参考文献】
[1]胡宏林，徐景.3GPPLTE无线链路关键技术[M].北京：电子工业出版社，2010.