1、TD-LTE的歷史與發展；1.移動通信技術的發展歷程；早在1897 年，馬可尼在陸地和一只拖船之間用無線；1.1.第一代移動通信系統；20 世紀 70 年代末，美國AT&T公司通過；1.2.第二代移動通信系統；為了解決由于采用不同模擬蜂窩系統造成互不兼容無法；CDMA系統的IS-95B技術，大大提高了數據傳；1.3.第三代移動通信系統；第三代移動通信技術也就TD-LTE的歷史與發展1. 移動通信技術的發展歷程早在 1897 年，馬可尼在陸地和一只拖船之間用無線電進行了消息傳輸，成為了移動通信的開端。至今，移動通信已有100 多年的歷史，在這期間移動通信技術日新月異，從1978 年的第一

2、代模擬蜂窩網電網系統的誕生到第二代全數字蜂窩網電話系統的問世，現如今第三代個人通信系統的方案和實驗均已開始逐步完善。1.1. 第一代移動通信系統20 世紀 70 年代末，美國AT&T公司通過使用電話技術和蜂窩無線電技術研制了第一套蜂窩移動電話系統，取名為先進的移動電話系統，即AMPS( Advanced Mobile Phone Service )系統。 第一代無線網絡技術的一大成就就在于它去掉了將電話連接到網絡的用戶線，用戶第一次能夠在移動的狀態下撥打電話。這一代主要有3 種窄帶模擬系統標準，即北美蜂窩系統AMPS，北歐移動電話系統NMT 和全接入通信系統TACS，我國采用的主要是T

3、ACS制式，即頻段為 890 915MHz 與 935 960MHz。 第一代移動通信的各種蜂窩網系統有很多相似之處，但是也有很大差異，它們只能提供基本的語音會話業務，不能提供非語音業務，并且保密性差，容易并機盜打，它們之間還互不兼容，顯然移動用戶無法在各種系統之間實現漫游。1.2. 第二代移動通信系統為了解決由于采用不同模擬蜂窩系統造成互不兼容無法漫游服務的問題，1982 年北歐四國向歐洲郵電行政大會CEPT( Conference Europe of Post and Telecommunications )提交了一份建議書，要求制定900MHz 頻段的歐洲公共電信業務規范，建立全歐統一的

4、蜂窩網移動通信系統。同年成立了歐洲移動通信特別小組，簡稱GSM( Group Special Mobile ) .第二代移動通信數字無線標準主要有：GSM， D-AMPS， PDC和 IS-95CDMA等。在我國，現有的移動通信網絡主要以第二代移動通信系統的GSM和 CDMA為主， 網絡運營商運用的主要是GSM 系統，現在中國聯通的CDMA 系統經過兩年的發展也初具規模。為了適應數據業務的發展需要，在第二代技術中還誕生了2.5G，也就是GSM 系統的GPRS和CDMA系統的 IS-95B技術， 大大提高了數據傳送能力。第二代移動通信系統在引入數字無線電技術以后，數字蜂窩移動通信系統提供了更更好

5、的網絡，不僅改善了語音通話質量，提高了保密性，防止了并機盜打，而且也為移動用戶提供了無縫的國際漫游。1.3. 第三代移動通信系統第三代移動通信技術也就是IMT-2000，簡稱3G，它是一種真正意義上的寬帶移動多媒體通信系統， 它能提供高質量的寬帶多媒體綜合業務，并且實現了全球無縫覆蓋全球漫游它的數據傳輸速率高達2Mbit/s ，其容量是第二代移動通信技術的2-5 倍，目前最具代表性的有美國提出的MC-CDMA（ cdma2000） ，歐洲和日本提出的W-CDMA 和中國提出的TD-CDMA。1.3.1. MC-CDMA（ cdma2000）MC-CDMA（ cdma2000）由美國提出，是由I

6、S-95 系統演進而來的，并向下兼容IS-95 系統。IS-95系統是世界上最早的CDMA移動系統，已經在世界范圍內進行了10多年的實驗和運營，現已被證明是十分穩定。MC-CDMA（ cdma2000）系統繼承了IS-95 系統在組網、系統優化方面的經驗，并進一步對業務速率進行了擴展，同時通過引入一些先進的無線技術，進一步提升系統容量。在核心網絡方面，它繼續使用IS-95系統的核心網作為其電路域來處理電路型業務，如語音業務和電路型數據業務，同時在系統中增加分組設備（PDSN 和 PCF）來處理分組數據業務。因此在建設MC-CDMA（ cdma2000）系統時，原有的IS-95 的網絡設備可以繼

7、續使用，只要新增加分組設備即可。在基站方面，由于IS-95 與 1X 的兼容性，可以作到僅更新信道板并將系統升級為cdma2000-1X 基站。在我國，聯通公司在其最初的CDMA網絡建設中就采用了這種升級方案，而后在08 年中國電信行業重組時，由中國電信收購了中國聯通的整個CDMA2000網絡。1.3.2. DS-CDMA（ WCDMA）歷史上，歐洲電信標準委員會（ETS）在IGSM 之后就開始研究其3G 標準，其中有幾種備選方案是基于直接序列擴頻分碼多工的，而日本的第三代研究也是使用寬帶碼分多址技術的，其后，以二者為主導進行融合，在3GPP組織中發展成了第三代移動通信系統UMTS，并提交給國

8、際電信聯盟（ ITU） 。 國際電信聯盟最終接受WCDMA作為 IMT-2000 3G 標準的一部分。目前 .WCDMA是世界范圍內商用最多，技術發展最為成熟的3G 制式。在我國，中國聯通公司在 08 年電信行業重組之后，開始建設其WCDMA 網絡。1.3.3. TD-SCDMATD-SCDMA是中國提出的第三代移動通信標準，也是ITU 批準的三個3G 標準中的一個，以我國知識產權為主的、被國際上廣泛接受和認可的無線通信國際標準。是我國電信史上重要的里程碑。相對于另兩個主要3G 標準（ CDMA2000 和 WCDMA）它的起步較晚，技術不夠成熟。該標準的原標準研究方為西門子。為了獨立出WCD

9、MA，西門子將其核心專利賣給了大唐電信。之后在加入3G 標準時，信息產業部（現工業信息部）官員以愛立信，諾基亞等電信設備制造廠商在中國的市場為條件，要求他們給予支持。1998 年 6 月 29 日，原中國郵電部電信科學技術研究院（現大唐電信科技產業集團）向ITU 提出了該標準。該標準將智能天線、同步CDMA和軟件無線電（SDR）等技術融于其中。TD-SCDMA的發展過程始于1998 年初，在當時的郵電部科技司的直接領導下，由原電信科學技術研究院組織隊伍在SCDMA技術的基礎上，研究和起草符合IMT-2000 要求的我國的TD-SCDMA建議草案。該標準草案以智能天線、同步碼分多址、接力切換、時

10、分雙工為主要特點，于ITU 征集 IMT-2000 第三代移動通信無線傳輸技術候選方案的截止日1998 年 6 月30 日提交到ITU，從而成為IMT-2000 的 15 個候選方案之一。ITU綜合了各評估組的評估結果。 在 1999 年 11 月赫爾辛基ITU-RTG8/1 第 18 次會議上和2000 年 5 月伊斯坦布爾的ITU-R全會上，TD-SCDMA被正式接納為CDMATDD制式的方案之一。經過一年多的時間，經歷了幾十次工作組會議幾百篇提交文稿的討論，在2001 年 3 月棕櫚泉的RAN 全會上，隨著包含TD-SCDMA標準在內的3GPPR4版本規范的正式發布，TD-SCDMA在

11、3GPP中的融合工作達到了第一個目標。至此，TD-SCDMA不論在形式上還是在實質上，都已在國際上被廣大運營商、設備制造商所認可和接受，形成了真正的國際標準。但是由于TD-SCDMA的起步比較晚，技術發展成熟度不及其他兩大標準，同時由于市場前景不明朗導致相關產業鏈發展滯后，最終導致了TD-SCDMA雖然成為第三代移動通信國際三大標準之一，但除了在中國由中國移動進行商用之外，并沒有其他的商用市場。1.4. 第四代移動通信系統從核心技術來看，通常所稱的3G 技術主要采用CDMA（ Code Division Multiple Access，碼分多址）多址技術，而業界對新一代移動通信核心技術的界定則

12、主要是指采用OFDM（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing ，即正交頻分復用）調制技術的OFDMA多址技術，可見3G 和 4G 技術最大的區別在于采用的核心技術已經完全不同，因此從這個角度來看 LTE、 WiMAX 及其后續演進技術LTE Advanced 和 802.16m 等技術均可以視為4G；不過從標準的角度來看，ITU 對 IMT-2000（ 3G）系列標準和IMT-Advanced（ 4G）系列標準的區別并不以核心技術為參考，而是通過能否滿足一定的技術要求來區分，ITU 在IMT-2000 標準中要求，3G技術必須滿足傳輸速率在移動狀

13、態144 kbps、 步行狀態384 kbps、室內 2 Mbps，而ITU 正在制定的IMT-Advanced 標準中要求在使用100M 信道帶寬時，頻譜利用率達到15 bps/Hz，理論傳輸速率達到1.5Gbps。目前LTE、 WiMAX（ 802.16e）均尚未達到 IMT-Advanced 標準的要求，因此仍隸屬于IMT-2000 系列標準，而 LTE-Advanced和 802.16m標準則正在朝IMT-Advanced 標準的要求努力，也就是說目前還沒有真正意義上的4G 標準。在 2008 年 2 月份， ITU-R WP5D 正式發出了征集IMT-Advanced 候選技術的通函

14、。經過兩年的準備時間，ITU-R WP5D在其第6 次會議上 （ 2009 年 10 月份） 共征集到六種候選技術方案，他們分別來自于兩個國際標準化組織和三個國家。這六種技術方案可以分成兩類：基于 3GPP的技術方案和基于IEEE的技術方案。1） 3GPP的技術方案：“ LTE Release 10 & beyond （LTE-Advanced”），該方案包括FDD和 TDD兩種模式。由于3GPP不是 ITU的成員，該技術方案由3GPP所屬37個成員單位聯合提交，包括我國三大運營商和四個主要廠商。3GPP 所屬標準化組織（中國、美國、歐洲、韓國和日本） 以文稿的形式表態支持該技術方案。

15、韓國政府也以文稿的形式支持。最終該技術方案由3GPP和日本分別向ITU 提交。2） IEEE的技術方案：“ 802.16m”。 該方案同樣包括FDD和 TDD兩種模式。BT、 KDDI、 Sprint、諾基亞、阿爾卡特朗訊等51 家企業、日本標準化組織和韓國政府以文稿的形式表態支持該技術方案，我國企業沒有參加。最終該技術方案由IEEE、韓國和日本分別向ITU 提交。經過 14 個外部評估組織對各候選技術的全面評估，最終得出兩種候選技術方案完全滿足IMT-Advanced 技術需求。2010 年 10 月的 ITU-R WP5D會議上，LTE-Advanced技術和802.16m 技術被確定為最

16、終IMT-Advanced 階段國際無線通信標準。我國 主 導 發 展 的 TD-LTE-Advanced 技 術 通 過 了 所 有 國 際 評 估 組 織 的 評 估 ， 被 確 定 為 IMT-Advanced 國際無線通信標準。2. TD-LTE的基本概念及關鍵技術2.1. TD-LTE的基本概念TD-LTE即 TD-SCDMA Long Term Evolution ，宣傳是指TD-SCDMA的長期演進。TD-LTE是 TDD版本的LTE的技術，FDDLTE的技術是FDD版本的LTE技術。TDD和 FDD的差別就是TD采用的是不對稱頻率是用時間進行雙工的，而FDD 是采用一對頻率來進

17、行雙工。TD-SCDMA是CDMA技術，TD-LTE是 OFDM 技術，不能對接。LTE將大大提升用戶對移動通信業務的體驗，為運營商帶來更大的技術優勢和成本優勢，大大提升了運營商的利潤空間，鞏固蜂窩移動技術的主導地位，有助于改善目前通信業務的IPR格局。無論是后續市場的需求還是作為未來十年一個具有較長競爭力的技術需求，TD LTE都得到了大家的一致關注。與 3G 相比， LTE 具有如下關鍵技術特征：(1)通信速率有了提高，下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps。(2)提高了頻譜效率，下行鏈路5(bit/s)/Hz ，上行鏈路2.5(bit/s)/Hz 。(3)簡單的網絡架構和軟件架

18、構，以信道共用為基礎，以分組域業務為主要目標，系統在整體架構上將基于分組交換。(4)QoS 保證，通過系統設計和嚴格的QoS機制，保證實時業務(如 VoIP)的服務質量。(5)系統部署靈活，能夠支持1.4 20MHz 間的多種系統帶寬，不必要分組殘片過濾技術可支持“ paired”和“ unpaired”的頻譜分配，保證了將來在系統部署上的靈活性。(6)非常低的線網絡時延。子幀長度為0.5ms 和 0.675ms， 解決了向下兼容的問題并降低了網絡時延，時延可達U-plan<5ms， C-plan<100ms。(7)增加了小區邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區邊界

19、比特速率，OFDM 支持的單頻率網絡技術可提供高效率的多播服務。(8)強調向下兼容，支持已有的3G 系統和非3GPP 規范系統的協同運作，支持自組網( Self-organising Network )操作。2.2. TD-LTD關鍵技術；LTE的最關鍵技術是OFDM 多址接入技術，MIM ； 1.OFDM 技術； TD-LTE采用 OFDM 技術為基礎，下行采用OF； 所謂OFDM， 全稱 OrthogonalFrequ ； 對于多址技術，LTE規定了下行采用正交頻分多址(； OFDM 作為下一代無線通信系統的關鍵技術，有以下；(1)頻譜利用率高；(2)抗多徑干擾與頻率選擇性衰落能力強，有2

20、.3. TD-LTD關鍵技術LTE的最關鍵技術是OFDM 多址接入技術，MIMO 多天線技術。通過這些新技術，大大提高了 L1E 系統的性能。1.OFDM 技術TD-LTE采用OFDM 技術為基礎，下行采用OFDMA，而上行根據鏈路特點采用單載波頻分多址 (SC-FDMA)作為多址方式。所謂OFDM， 全稱 Orthogonal Frequency Division Multiplexing ， 即正交頻分復用，是一種多載波調制。多載波技術把數據流分解為若干子比特流，并用這些數據去調制若干個載波，此時數據傳輸速率較低，碼元周期較長，對于信道的時延彌散性不敏感。OFDM 技術原理是將高速數據流通

21、過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個相互正交的子信道中進行傳輸，由于每個子信道中的符號周期會相對增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的影響，并且還可以在OFDM 符號之間插入保護間隔，使保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑所帶來的符號間干擾(ISI)，而且一般都采用循環前綴作為保護間隔，從而可以避免多徑所帶來的信道間干擾。對于多址技術，LTE規定了下行采用正交頻分多址(OFDMA)。OFDMA 中一個傳輸符號包括M 個正交的子載波，實際傳輸中，這M 個正交的子載波是以并行方式進行傳輸的，真正體現了多載波的概念。上行采用單載

22、波頻分多址(SC-FDMA)。而對于SC-FDMA系統，其也使用M 個不同的正交子載波，但這些子載波在傳輸中是以串行方式進行的，正是基于這種方式，傳輸過程中才降低了信號波形幅度上大的波動，避免帶外輻射，降低了峰平功率比(PAPR)。根據LTE系統上下行傳輸方式的特點，無論是下行OFDMA還是上行SC-FDMA都保證了使用不同頻譜資源用戶間的正交性。LTE系統頻域資源的分配以正交子載波組(RB)為基本單位的，一個R 由 25 個相互正交的子載波組成。由于可采用不同的映射方式，子載波可以來自整個頻帶，也可以取自部分連續的子載波。OFDM 作為下一代無線通信系統的關鍵技術，有以下優點：(1)頻譜利用

23、率高。由于子載波間頻譜相互重疊，充分利用了頻帶，從而提高了頻譜利用率。(2)抗多徑干擾與頻率選擇性衰落能力強，有利于移動接收。由于OFDM 系統把數據分散到許多個子載波上，大大降低了各子載波的符號速率，使每個碼元占用頻帶遠小于信道相關帶寬，每個子信道呈平坦衰落，從而減弱了多徑傳播的影響。(3)接收機復雜度低，采用簡單的信道均衡技術就可以滿足系統性能要求。(4)采用動態子載波分配技術使系統達到最大的比特率。通過選取各子信道，每個符號的比特數以及分配給各子信道的功率使總比特功率最大。(5)基于離散傅里葉變換(DFT)的 OFDM 有快速算法，OFDM 采用IFFT和FFT來實現調制和解調，易于DS

24、P實現。2.MIMO 方案MIMO 是無線TD-LTE系統的一項關鍵技術，根據天線部署形態和實際應用情況可采用發射分集、 空間復用和波束賦形三種實現方案。例如， 對于大間距非相關天線陣列可采用空間復用方案同時傳輸多個數據流，實現很高的數據速率；對于小間距相關天線陣列，可采用波束賦形技術，將天線波束指向用戶，減少用戶間干擾。MIMO 全稱 Multiple Input Multiple Output ，即多輸入多輸出技術。MIMO 系統利用多個天線同時發送和接收信號，任意一根發射天線和任意一根接收天線間形成一個SISO信道，通常假設所有這些SISO信道間互不相關。按照發射端和接收端不同的天線配置

25、，多天線系統可分為三類系統：單輸入多輸出系統(SIMO)、多輸入單輸出系統(MISO)和多輸入多輸出系統 (MIMO)。 MIMO 系統是一種將信號在空間域處理與時間域處理相結合的技術方案，空間域的處理實際上是利用了多徑傳播環境中的散射所產生的不同子信號流的非相關性而在接收端對不同的信號流進行分離。MIMO 技術的機理是信號通過發射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶得到的服務質量(誤比特率或數據速率)。通常多徑傳播被視為有害因素，然而MIMO 技術的關鍵就是能夠將傳統通信系統中存在的多徑傳播因素變成對用戶通信性能有利的增強因素。它有效的利用了隨機衰落和可能存在的多徑傳播來成倍地提

26、高業務傳輸速率。MIMO 技術最大的成功之處就在于它將信道視為若干并行的子信道，在不需要額外帶寬的情況下實現近距離的頻譜資源重復利用，理論上可以極大的擴展頻帶利用率，提高無線傳輸速率，同時還增強了通信系統的抗干擾、抗衰落性能，可以同時獲得編碼增益和分集增益。LTE系統將采用可以適應宏小區、微小區和熱點等各種環境的MIMO 技術。 基本的 MIMO 模型是下行，上行天線陣列，同時也正在考慮更多的天線配置(如4 × 4)。目前正在考慮的方法包括空間復用(SM)、空分多址(SDMA)、 預編碼(Precoding)、自適應波束形成(Adaptive Beamforming) 、 智能天線以及開環分集主要用于控制信令的傳輸，包括空時分組碼(STBC和循環位移分集)(CSD)