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LTE技術(shù)演進(jìn)白皮書

來源：網(wǎng)絡(luò) 2021-12-23 09:21:50

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重要發(fā)現(xiàn)：

1、 2004年LTE概念被正式提出，在LTE規(guī)范制定過程中來自全球不同國家和地區(qū)的眾多企業(yè)提供了相關(guān)技術(shù)文稿，LTE已成為由全球多家企業(yè)共同參與制定的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。

2、在移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)過程中，包含著很多技術(shù)的發(fā)展，但最為基礎(chǔ)、最為核心的技術(shù)是多址技術(shù)，多址技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)了無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與演進(jìn)。

3、區(qū)別于前三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，LTE最顯著特征是采用了OFDM/OFDMA/SC-FDMA技術(shù)。OFDM技術(shù)引領(lǐng)LTE進(jìn)入移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)新世代，沒有OFDM就沒有LTE。

4、 LTE-TDD和LTE-FDD同樣使用OFDM接入方案，共用一套信道帶寬，擁有同樣的子幀時(shí)長定義的兩種雙工系統(tǒng)方式。LTE-TDD和LTE-FDD差別主要在于對(duì)頻譜的利用上，LTE-TDD使用非對(duì)稱頻譜資源，LTE-FDD使用對(duì)稱頻譜資源。

5、 2013年全球LTE手機(jī)終端銷量超過2億部，預(yù)計(jì)2018年全球LTE手機(jī)終端銷量超過10億部，以平均每部LTE手機(jī)2000元計(jì)算，2018年將實(shí)現(xiàn)超過2萬億元銷售額。隨著國內(nèi)終端生產(chǎn)企業(yè)在全球競爭實(shí)力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品在全球市場(chǎng)占有率逐年提升，屆時(shí)中國廠商有望分享40%(即8000億元)以上的市場(chǎng)商機(jī)。

一、LTE是由多國企業(yè)參與制定的國際通用標(biāo)準(zhǔn)

1、什么是LTE

LTE是第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)主導(dǎo)的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)技術(shù)的長期演進(jìn)(Long Term Evolution)。LTE關(guān)注的核心是無線接口和無線組網(wǎng)架構(gòu)的技術(shù)演進(jìn)問題。

2、LTE的歷史及演進(jìn)

E的提出

2004年11月，3GPP在加拿大舉辦研討會(huì)，討論下一代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織的主要運(yùn)營商和各主要設(shè)備商在內(nèi)的成員單位積極發(fā)表各自意見，提出了對(duì)下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的看法和建議，達(dá)成了“3GPP需要馬上開始進(jìn)行下一代演進(jìn)技術(shù)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化，以保證未來競爭力”的共識(shí)。這種下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)被暫定名為“長期演進(jìn)”(Long Term Evolution)，縮寫為LTE。LTE標(biāo)準(zhǔn)的制定分為三個(gè)階段：需求討論階段、標(biāo)準(zhǔn)研究階段和標(biāo)準(zhǔn)制定階段。

圖1 LTE標(biāo)準(zhǔn)制定過程

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理 2013，11

需求討論階段：從2004年12月到2005年6月，是LTE項(xiàng)目的需求討論階段。先定需求，再選用滿足需求的可應(yīng)用技術(shù)，是LTE標(biāo)準(zhǔn)制定的一個(gè)特點(diǎn)?；诖顺霭l(fā)點(diǎn)，除了技術(shù)的先進(jìn)性，器件芯片的成熟度、技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)成本以及理論和實(shí)測(cè)效果等都將是LTE標(biāo)準(zhǔn)制定需要考慮的因素。全球的多個(gè)運(yùn)營商和設(shè)備廠商都參與了LTE需求的討論和定義，如中國移動(dòng)、Orange、摩托羅拉、阿爾卡特朗訊、諾西、三星、高通、華為、大唐移動(dòng)、Vodafone和NTT Docomo等[wy1] [QU2] 。2007年，中國移動(dòng)為把TDD雙工方式寫入LTE，也參與了LTE標(biāo)準(zhǔn)的制定。

此階段的主要成果為：LTE需求報(bào)告(TR25.913)。

標(biāo)準(zhǔn)研究階段：從2005年6月到2006年9月，是LTE標(biāo)準(zhǔn)研究階段，即SI階段(Study Item Stage)。由于前期LTE的頻譜效率沒有達(dá)到運(yùn)營商的要求，原定于2006年6月完成的SI階段直到2006年9月才完成可行性研究。

SI階段的主要成果為TR25.xxx系列的文檔，其中TR是Technical Report，屬于研究報(bào)告類型，如LTE可行性研究報(bào)告(TR25.912)、LTE物理層研究報(bào)告(TR25.814)、LTE無線接口研究報(bào)告(TR25.813)等。

標(biāo)準(zhǔn)制定階段：從2006年9月到2008年12月，是LTE標(biāo)準(zhǔn)制定階段，即WI階段(Work Item Stage)。由于對(duì)物理層技術(shù)的選用存在很大的爭議以及由于LTE的幀結(jié)構(gòu)確定不下來，原定于2007年9月完成的第一個(gè)商用協(xié)議版本到了2008年底才得以推出。此次推出的版本采用了融合后的技術(shù)方案，適用于TDD和FDD兩種雙工方式。

LTE主要涉及TS36.xxx系列協(xié)議，其中，TS是Technical Specification，屬技術(shù)協(xié)議細(xì)則類型，如LTE系統(tǒng)整體描述報(bào)告(TS36.300)。

隨后，LTE通過國際電信聯(lián)盟(ITU)的認(rèn)證，成為國際通用標(biāo)準(zhǔn)。

E是多國企業(yè)參與制定的國際標(biāo)準(zhǔn)

在3GPP制定LTE技術(shù)規(guī)范過程中，中國、歐洲、美國、日本等多個(gè)國家和地區(qū)的企業(yè)均參與其中，積極提交相關(guān)技術(shù)文稿。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在LTE規(guī)范制定過程來自全球不同國家和地區(qū)的眾多企業(yè)提供了相關(guān)技術(shù)文稿，如高通、愛立信、諾西、三星、阿爾卡特朗訊、NTT Docomo、Vodafone、華為、中興、大唐等企業(yè)都參與其中。

3、LTE已成為移動(dòng)通信歷史增長最快的技術(shù)

全球多個(gè)國家進(jìn)行LTE產(chǎn)業(yè)布局

目前，全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)正在加速推進(jìn)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也在逐步走向成熟，其在下一代移動(dòng)通信市場(chǎng)中的主導(dǎo)地位已經(jīng)確立。在北美地區(qū)，美國已經(jīng)成為全球LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋面最廣、用戶數(shù)最多的國家;加拿大、墨西哥也紛紛宣布全面商用LTE。在歐洲地區(qū)，英國、俄羅斯、荷蘭等國家也部署了LTE網(wǎng)絡(luò)。在亞太地區(qū)，日本、韓國是發(fā)展LTE最搶眼的國家，中國也計(jì)劃在2013年年底發(fā)放4G牌照，新加坡、菲律賓、老撾等國家也已宣布商用LTE服務(wù)。

圖2　全球LTE網(wǎng)絡(luò)分布情況

數(shù)據(jù)來源：GSA，賽迪顧問整理 2013，01

E網(wǎng)絡(luò)部署加快

據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，截至2013年10月，已有474家運(yùn)營商在138個(gè)國家進(jìn)行LTE產(chǎn)業(yè)的投資。其中包括已經(jīng)在128個(gè)國家部署的421張LTE網(wǎng)絡(luò)以及53個(gè)將在10個(gè)國家中展開試驗(yàn)的LTE網(wǎng)絡(luò)。在已部署的421張LTE網(wǎng)絡(luò)中，已有222個(gè)LTE商用網(wǎng)絡(luò)在83個(gè)國家提供服務(wù)。預(yù)計(jì)2013年，全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)部署數(shù)量將達(dá)到260張，增速高達(dá)78%。

圖32011-2013年全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)部署數(shù)量

數(shù)據(jù)來源：GSA，賽迪顧問整理2013，11

多國運(yùn)營商積極推進(jìn)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

隨著移動(dòng)寬帶的快速發(fā)展、LTE技術(shù)的不斷成熟以及產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，全球主要運(yùn)營商均積極部署LTE網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段，包括美國Verizon、ATT、Sprint，英國UK broadband和Vodafone，日本NTT Docomo、軟銀移動(dòng)、KDDI，韓國SK和韓國電信、波蘭Aero2，澳大利亞NBN Co，俄羅斯MegaFon和MTS，荷蘭KPN等運(yùn)營商均已經(jīng)開始部署LTE網(wǎng)絡(luò)。此外，新加坡StarHub、菲律賓Smart通信、老撾電信LTC也已宣布商用LTE服務(wù)。

全球進(jìn)入LTE用戶數(shù)量快速增長時(shí)期

LTE在世界范圍內(nèi)的迅速采用推動(dòng)了全球LTE用戶的快速增長。2012年，全球LTE用戶數(shù)為0.7億，相對(duì)2011年增長323%，預(yù)計(jì)2013年，這一數(shù)字將達(dá)到1.9億，增長率為176%。在未來的幾年內(nèi)，全球LTE用戶數(shù)量將保持較高的增長率，預(yù)計(jì)2016年，LTE用戶將達(dá)到10億以上。這也標(biāo)志著全球LTE時(shí)代已經(jīng)來臨，LTE用戶數(shù)量已經(jīng)進(jìn)入快速增長時(shí)期。

圖4 2011-2013年全球LTE用戶數(shù)量統(tǒng)計(jì)(單位：百萬戶)

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問　2013，11

E終端設(shè)備款數(shù)激增，智能手機(jī)占據(jù)最大比重

截至2013年11月，LTE終端設(shè)備的款數(shù)達(dá)到了1240款(其中有274款可工作于LTE-TDD模式)，終端制造商達(dá)到了120家。相對(duì)去年同期，LTE新增款數(shù)為680款，增長率為121%;終端生產(chǎn)廠家數(shù)量較2012年也大幅增加，增長率為44%。在現(xiàn)有LTE終端設(shè)備款式中，智能手機(jī)占據(jù)455款，占據(jù)設(shè)備類型的比例為36%，為占據(jù)份額最大的終端產(chǎn)品。同時(shí)，99%的LTE智能手機(jī)也可在3G網(wǎng)絡(luò)模式(HSPA/HSPA+或EV-DO或TD-SCDMA技術(shù))下工作。

圖5 2011-2013年全球LTE終端設(shè)備款數(shù)統(tǒng)計(jì)(單位：款)

數(shù)據(jù)來源：GSA，賽迪顧問整理　2013，11

4、LTE Advanced(LTE-A)

滿足未來市場(chǎng)更高需求，同時(shí)保持對(duì)LTE較好的兼容性

LTE的標(biāo)準(zhǔn)的制定接近完成之際，3GPP又開始在LTE的基礎(chǔ)上推出新的標(biāo)準(zhǔn)——LTE Advanced。

LTE-Advanced(LTE-A)是LTE的演進(jìn)版本，可以滿足未來幾年內(nèi)無線通信市場(chǎng)的更高需求和更多應(yīng)用以及帶給用戶更好的體驗(yàn)?？紤]到LTE本身已經(jīng)帶有4G技術(shù)的特征，為了便于LTE的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)部署，LTE Advanced相對(duì)于LTE而言，在空中接口上沒有發(fā)生太大的變化，依然沿用了OFDMA、SC-FDMA和MIMO技術(shù)。同時(shí)，3GPP規(guī)定LTE Advanced系統(tǒng)應(yīng)支持原來LTE的全部功能，并支持與LTE的前后向兼容性。因此，LTE的終端可以接入未來的LTE Advanced網(wǎng)絡(luò)，而LTE Advanced終端也能接入LTE系統(tǒng)。

性能參數(shù)相對(duì)LTE有較大提升，帶來更好的用戶體驗(yàn)

無論從速率與延遲還是頻譜方面，LTE Advanced相對(duì)LTE都有了較大提升。同時(shí)，LTE Advanced將采用“分頻段結(jié)構(gòu)”，低頻段用于廣覆蓋，保證用戶接入，在熱點(diǎn)上疊加高頻段，用來保證容量。通過多個(gè)頻段的緊密協(xié)作，將有效滿足LTE Advanced在高容量和廣覆蓋方面的雙重要求，這也將帶來更好的用戶體驗(yàn)。

表1 LTE與LTE Advanced性能參數(shù)對(duì)比

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

二、LTE關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動(dòng)無線通信技術(shù)新一輪變革

1、多址技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)了無線通信系統(tǒng)的世代演進(jìn)

自從上個(gè)世紀(jì)80年代以來，全球經(jīng)歷了模擬移動(dòng)通信、2G、3G、LTE等多個(gè)世代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。在移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)過程中，包含著很多技術(shù)的發(fā)展，但最為基礎(chǔ)、最為核心的技術(shù)是多址技術(shù)?？梢赃@樣說，多址技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)了無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與演進(jìn)。

無線通信系統(tǒng)與有線通信系統(tǒng)的最大區(qū)別是，無線電波不像電線與光纜那樣可以直接到達(dá)最終用戶的通信終端，而是分散在整個(gè)信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的。無論在信號(hào)發(fā)送還是接收的過程中，如何區(qū)分不同用戶發(fā)射的信號(hào)，讓系統(tǒng)中所有用戶的地址之間互不干擾，是多址技術(shù)需要解決的問題。因此從原理上來講，多址技術(shù)是指把處于不同地點(diǎn)的多個(gè)用戶接入到一個(gè)公共傳輸媒質(zhì)，實(shí)現(xiàn)各用戶之間通信的技術(shù)。各種制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)大都采用不同的多址技術(shù)，多址技術(shù)的不同會(huì)使無線通信系統(tǒng)做出重大改變，如GSM主要基于TDMA;CDMA/WCDMA/TD-SCDMA主要基于CDMA ;LTE主要基于OFDMA。

圖6　主要移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的多址方式

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

l FDMA—頻分多址：第一代移動(dòng)通信的技術(shù)基礎(chǔ)

頻分多址是不同的用戶占用不同的頻率來實(shí)現(xiàn)用戶在頻率域上的正交，接收端也是采用不同頻率的帶通濾波來提取用戶信號(hào)，用戶的信道之間設(shè)有保護(hù)頻隙以防止不同頻率信道之間的混疊。第一代移動(dòng)通信技術(shù)采用的就是頻分多址技術(shù)，典型的應(yīng)用包括歐洲和中國采用的TACS系統(tǒng)和北美的AMPS系統(tǒng)等。

圖7　頻分多址技術(shù)原理圖

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

TDMA—時(shí)分多址：GSM系統(tǒng)的典型特征

時(shí)分多址是先將信道的時(shí)間軸劃分成不同的幀，再將每個(gè)幀劃分成多個(gè)時(shí)隙，不同的用戶占用不同的時(shí)隙或者子幀來實(shí)現(xiàn)用戶在時(shí)間域上正交的一種手段，接收端也是采用不同時(shí)隙的選擇開關(guān)來提取用戶各自的信號(hào)。第二代移動(dòng)通信中的GSM系統(tǒng)采用的就是時(shí)分多址技術(shù)，典型應(yīng)用在歐洲和中國。與第一代移動(dòng)通信相比，GSM采用的是數(shù)字通信技術(shù)，同時(shí)GSM采用全雙工FDD模式，采用兩個(gè)載波同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。

圖8　時(shí)分多址技術(shù)原理圖

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

CDMA—碼分多址：3G系統(tǒng)普遍采用

CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。在目前的商用系統(tǒng)中，CDMA-IS-95就是窄帶碼分多址的典型應(yīng)用，3G中的WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA也均采用了CDMA技術(shù)。

圖9　碼分多址技術(shù)原理圖

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

2、OFDM技術(shù)引領(lǐng)LTE進(jìn)入移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)新世代

OFDM是LTE的前提和基礎(chǔ)

LTE技術(shù)與其說是一次“演進(jìn)”不如說是一場(chǎng)“革命”，因?yàn)闊o論在接口技術(shù)上還是在組網(wǎng)架構(gòu)上，LTE相對(duì)于以往的無線制式都發(fā)生了革命性的變化，其區(qū)別于前三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的最顯著特征是采用了OFDM技術(shù)。

OFDM是LTE物理層最基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)，寬帶自適應(yīng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度技術(shù)等都是在OFDM技術(shù)基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)的?？梢哉f，沒有OFDM就沒有LTE。

OFDM的起源與發(fā)展

OFDM起源于多載波調(diào)制(Multi-Carrier Modulation，MCM)技術(shù)，從最初引用到如今已有50多年的歷史。20世紀(jì)五六十年代，美國軍方開發(fā)了世界上第一個(gè)多載波調(diào)制系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴，其應(yīng)用受到了限制。到20世紀(jì)90年代，先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展為OFDM技術(shù)的應(yīng)用提供了極大便利，OFDM技術(shù)受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注和廣泛研究。下圖列舉了OFDM的技術(shù)演進(jìn)與主要國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展時(shí)間表。

圖10　OFDM的技術(shù)演進(jìn)與主要國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展時(shí)間表

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

OFDM技術(shù)原理

OFDM本質(zhì)上是一個(gè)頻分復(fù)用系統(tǒng)，傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)技術(shù)將較寬的頻帶分成若干較窄的子載波進(jìn)行并行發(fā)送。為了避免格子載波之間的干擾，不得不在相鄰的子載波之間保留較大的間隔。正交頻分復(fù)用(OFDM)各個(gè)子載波重疊排列，同時(shí)保持子載波之間的正交性，以避免子載波之間的干擾。部分重疊的子載波排列可以大大提高頻譜效率。

圖11　正交頻分復(fù)用技術(shù)原理圖

數(shù)據(jù)來源：賽迪顧問整理　2013，11

OFDM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

首先是頻譜利用率高，OFDM的多個(gè)正交子載波可以相互重疊，無需保護(hù)頻帶來分離子信道，從而提高了頻譜利用效率。其次是帶寬可靈活配置，上行帶寬可以與下行帶寬不同，以適應(yīng)上下行非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸。再次是系統(tǒng)的自適應(yīng)能力強(qiáng)，支持頻率位置、帶寬大小對(duì)無線環(huán)境的自適應(yīng)能力，極大地提高了抗頻率選擇性衰落的能力。最后是抗衰落能力和抗干擾能力得到增強(qiáng)。

3、OFDMA與SC-FDMA多址技術(shù)大大提升了LTE系統(tǒng)效率[wy3]

3GPP定義的LTE空中接口，在下行采用正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)，在上行采用單載頻頻分多址(SC-FDMA)技術(shù)。

上行鏈路使用SC-FDMA，在降低終端成本的前提下，大大提升了LTE系統(tǒng)終端的效率

在上行鏈路中，由于終端設(shè)備作為信號(hào)發(fā)射端，直接采用信號(hào)功率峰均比較高的OFDMA會(huì)降低射頻功率放大器效率，縮短電池工作時(shí)間，因此出于降低終端成本的考慮，在上行鏈路采用了SC-FDMA技術(shù)。

SC-FDMA是單波載(Single-carrier)，與OFDMA相比之下具有的較低的PAPR(峰值/平均功率比，peak-to-average power ratio)，比多載波的PAPR低1-3dB左右。更低的PAPR可以使移動(dòng)終端(mobile terminal)在發(fā)送功效方面得到更大的好處，并進(jìn)而延長電池使用時(shí)間。

因此，SC-FDMA技術(shù)的應(yīng)用大大提升了LTE系統(tǒng)終端的功率效率、降低了LTE終端成本，為LTE在應(yīng)用領(lǐng)域的普及提供了強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

下行鏈路使用OFDMA，在保證系統(tǒng)性能的前提下，簡化了終端設(shè)計(jì)

在下行鏈路中，基站作為信號(hào)的發(fā)射端，可以容忍較高的復(fù)雜度和功放成本以換取更高的性能，同時(shí)考慮到終端對(duì)下行MIMO檢測(cè)性能和復(fù)雜度的要求，LTE選擇了直觀的OFDMA多址接入方案。

三、LTE-TDD(TD-LTE)和LTE-FDD：全球標(biāo)準(zhǔn)下的兩種模式

1、技術(shù)：同根同源鑄就了標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化的雙重融合

LTE-TDD和LTE-FDD是在LTE全球通用標(biāo)準(zhǔn)下的兩種通信模式，是一個(gè)技術(shù)規(guī)范下的不同的接入方式，根據(jù)全球頻譜資源的實(shí)際情況，可分別部署對(duì)稱頻譜與非對(duì)稱頻譜資源。LTE-TDD和LTE-FDD同樣使用OFDM接入方案，共用一套信道帶寬，擁有同樣的子幀時(shí)長定義的兩種雙工系統(tǒng)方式。LTE-TDD和LTE-FDD差別主要在于對(duì)頻譜的利用上，LTE-TDD使用非對(duì)稱頻譜資源，LTE-FDD使用對(duì)稱頻譜資源，二者絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)單元可以共用，這就使得TDD的相關(guān)企業(yè)可以共享FDD成熟的產(chǎn)業(yè)鏈帶來的便利。

E-TDD和LTE-FDD系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)

l OFDM技術(shù)(TDD與FDD共性技術(shù))

正交頻分復(fù)用(OFDM)是LTE系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。OFDM技術(shù)不僅可與高階的正交幅度調(diào)制(QAM)以及多天線技術(shù)很好地結(jié)合、提高系統(tǒng)的頻譜效率，還能有效克服寬帶移動(dòng)信道所引入的大延遲擴(kuò)展帶來的嚴(yán)重符號(hào)間干擾，而無需大量復(fù)雜的計(jì)算處理?；贠FDM的多址接入方式是新一代寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的理想接入技術(shù)。

l 多天線技術(shù)(TDD與FDD共性技術(shù))

多天線技術(shù)(MIMO)是LTE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高頻譜效率甚至超高頻譜效率的核心技術(shù)之一，它包括波束賦形、空間復(fù)用、空間分集等多種工作模式，分別適用于不同的信道條件。當(dāng)信號(hào)與噪聲干擾比較低，例如工作在小區(qū)邊緣時(shí)，通過波束賦形技術(shù)可以有效提高傳輸質(zhì)量和頻譜效率;當(dāng)存在多個(gè)獨(dú)立空間信道且信噪比較高時(shí)，可以通過空間復(fù)用技術(shù)提高信道容量和頻譜效率;當(dāng)系統(tǒng)開環(huán)傳輸無法獲得反饋的信道狀態(tài)信息時(shí)，如高速移動(dòng)環(huán)境下，可采用空間分集技術(shù)提高信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

l 鏈路自適應(yīng)技術(shù)(TDD與FDD共性技術(shù))

鏈路自適應(yīng)技術(shù)是一種利用信道變化特征來優(yōu)化資源利用率和提高系統(tǒng)性能的核心技術(shù)，一般結(jié)合信道估計(jì)技術(shù)和信道反饋運(yùn)用。無線信道受到陰影效應(yīng)、多晶傳播、干擾、噪聲等的影響，具有隨時(shí)間變化的特性，鏈路自適應(yīng)技術(shù)能夠根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)來動(dòng)態(tài)調(diào)整資源使用的方式，如發(fā)射功率、傳輸速率等，以適應(yīng)信道的變化，達(dá)到可靠并有效傳輸數(shù)據(jù)的目的。

l 上行SC-FMDA技術(shù)(TDD與FDD共性技術(shù)[wy4] )

LTE空中接口，在下行采用正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)，在上行采用單載頻頻分多址(SC-FDMA)技術(shù)。SC-FDMA是LTE TDD和LTE FDD的上行鏈路的多址技術(shù)。

SC-FDMA具有單載波的低PAPR和多載波的強(qiáng)韌性的兩大優(yōu)勢(shì)。因此，F(xiàn)DD及TDD模式的LTE上行鏈路傳輸架構(gòu)是根據(jù)具有循環(huán)碼的SC-FDMA。[QU5]

TDD與FDD在標(biāo)準(zhǔn)上是融合同步的

首先，LTE-TDD和LTE-FDD在標(biāo)準(zhǔn)上是融合的，并且同步完成。LTE-TDD和LTE-FDD在3GPP中同屬一個(gè)工作組，相關(guān)內(nèi)容都包含在同一系列的規(guī)范中，二者具有相同的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、多址方式、基本流程和配置協(xié)議等。

2008年底，LTE的第一個(gè)版本—Release8版本中TDD和FDD相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容同步制定完成，LTE-TDD在保證自身性能的前提下，盡可能采用與FDD相同的設(shè)計(jì)方案，最大限度地保持了TDD與FDD性能的一致性，大大減少了TDD和FDD雙模實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，為TDD和FDD雙模共平臺(tái)、共芯片、共享全球產(chǎn)業(yè)規(guī)模奠定了良好的基礎(chǔ)。

2、網(wǎng)絡(luò)：高效融合的系統(tǒng)設(shè)備為全球化部署提供了技術(shù)契機(jī)

TDD與FDD融合組網(wǎng)大勢(shì)所趨

根據(jù)GSA公布數(shù)據(jù)顯示，截至2013年10月，全球474家運(yùn)營商進(jìn)行了LTE網(wǎng)絡(luò)投資，LTE商用網(wǎng)絡(luò)數(shù)量達(dá)到222個(gè)，其中TDD 23個(gè)。雖然目前全球FDD制式發(fā)展較快，然而頻譜資源的日益稀缺以及大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的猛烈沖擊，使得LTE-TDD/FDD混合組網(wǎng)趨勢(shì)已經(jīng)出現(xiàn)，并成為越來越多地LTE運(yùn)營商的選擇，打造LTE-TDD/FDD融合的網(wǎng)絡(luò)正在成為越來越多的LTE運(yùn)營商的選擇，未來將形成TDD與FDD融合共榮的發(fā)展格局。波蘭Aero2是最早采用LTE-TDD/FDD混合組網(wǎng)的運(yùn)營商，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)共享核心網(wǎng)，其中TDD主要滿足數(shù)據(jù)卡，F(xiàn)DD主要滿足數(shù)據(jù)卡和智能終端用戶的需求。日本運(yùn)營商Softbank、澳大利亞運(yùn)營商Optus和北美運(yùn)營商Sprint建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)也指明了LTE-TDD/FDD混合組網(wǎng)的方向。

雙模系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)有利于運(yùn)營商降低成本

實(shí)現(xiàn)TDD和FDD的融合發(fā)展，電信運(yùn)營商首先需要構(gòu)建統(tǒng)一的混合組網(wǎng)架構(gòu)，這就涉及到核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、基站、網(wǎng)管系統(tǒng)等方面。在核心網(wǎng)層面，LTE-TDD和LTE-FDD的核心網(wǎng)沒有區(qū)別，且同一核心網(wǎng)可以同時(shí)連接LTE-TDD無線接入網(wǎng)絡(luò)及LTE-FDD無線接入網(wǎng)絡(luò);傳輸網(wǎng)方面，F(xiàn)DD和TDD的基站到傳輸網(wǎng)均采用相同的接口和傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;基站方面，F(xiàn)DD與TDD的差別主要在于物理層的不同雙工方式處理上，因此在射頻部分有著一些差異，而基帶部分完全可以實(shí)現(xiàn)共有平臺(tái);網(wǎng)管系統(tǒng)方面，主流設(shè)備提供商可以提供同時(shí)管理LTE-TDD、LTE-FDD以及3G、2G網(wǎng)絡(luò)多個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)。

從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性來看，LTE-TDD和LTE-FDD的協(xié)同組網(wǎng)得到了業(yè)界的廣泛支持，許多無線通信系統(tǒng)設(shè)備提供商和電信運(yùn)營商都參與了其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。可以說，當(dāng)前LTE-TDD和LTE-FDD已經(jīng)共同構(gòu)成了一個(gè)完整的LTE產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。在全球范圍內(nèi)，電信運(yùn)營成本是運(yùn)營商普遍重視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性成為其部署一張無線通信網(wǎng)絡(luò)需要考慮的首要問題。LTE系統(tǒng)設(shè)備可以在同樣的成本下提供更為高效、高速的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，同時(shí)這也意味著在提供同樣的服務(wù)的過程中大大降低了成本，因此這也成為LTE得到更多電信運(yùn)營商的青睞和支持的重要因素。

3、終端：高性能、高集成度的多模終端為網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用普及提供了有力支持

FDD與TDD網(wǎng)絡(luò)的融合帶來的是FDD與TDD在終端上的統(tǒng)一，支持多模多頻的LTE終端將更加符合用戶的使用習(xí)慣及運(yùn)營商的發(fā)展需求。LTE終端在滿足2G及3G網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)必須兼容FDD與TDD兩種模式，這就需要一種高集成度、多模、跨平臺(tái)、低功耗、高性能和軟硬件結(jié)合的芯片解決方案，芯片和終端廠商能否提供具有價(jià)格競爭力的多模終端，對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用普及至關(guān)重要。

FDD與TDD技術(shù)同源性的特質(zhì)又一次發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，由于兩者不存在本質(zhì)上的區(qū)別，廠商進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)時(shí)能夠采用融合式的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)支持TDD和FDD兩種制式，不僅讓設(shè)計(jì)合理化，還可以減少產(chǎn)品體積，降低功耗。LTE-TDD/FDD雙模融合終端的普及，使得電信運(yùn)營商無論以何種策略進(jìn)行FDD/TDD融合網(wǎng)絡(luò)部署，都能在完善和提升現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)性能的基礎(chǔ)上，更為靈活充分地利用頻譜資源，提升LTE整體的競爭優(yōu)勢(shì)。

四、LTE精品網(wǎng)絡(luò)商機(jī)無限

1、LTE啟動(dòng)將拉動(dòng)國內(nèi)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)新一輪高速增長

E將拉動(dòng)電信業(yè)投資規(guī)模的快速增長

目前，國內(nèi)將LTE布網(wǎng)試驗(yàn)擴(kuò)大到廣州、深圳、北京、上海等13座城市，并且在杭州、深圳、廣州實(shí)現(xiàn)室外連續(xù)覆蓋，覆蓋范圍做到主城區(qū)總面積的90%以上。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，2012年中國電信固定資產(chǎn)投資達(dá)到3613.8億元。隨著LTE的規(guī)模部署，中國電信固定資產(chǎn)投資將快速增長，2015年有望接近8000億元。

E將與寬帶中國戰(zhàn)略共同催生巨大的信息消費(fèi)產(chǎn)業(yè)空間

Ø LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是中國啟動(dòng)信息消費(fèi)的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施

一方面，LTE將促進(jìn)移動(dòng)終端更新?lián)Q代。由于目前大部分已售移動(dòng)終端不支持LTE上網(wǎng)，因此用戶為了體驗(yàn)LTE高速網(wǎng)絡(luò)需要重新購買手機(jī)、平板電腦等。另一方面，LTE的高速下載和覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，極大方便用戶隨時(shí)隨地使用，引導(dǎo)新的信息消費(fèi)熱潮。因此，從促進(jìn)移動(dòng)終端更新?lián)Q代、引導(dǎo)信息消費(fèi)熱潮等角度看，LTE將助力國家提出2015年信息消費(fèi)規(guī)模超過3.2萬億元的戰(zhàn)略目標(biāo)，是中國啟動(dòng)信息消費(fèi)的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。

Ø LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將成為寬帶中國戰(zhàn)略在無線端的重要支撐

2013年8月國務(wù)院發(fā)布《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實(shí)施方案》，提出到2015年，3G/LTE用戶普及率達(dá)到32.5%，到2020年，3G/LTE用戶普及率達(dá)到85%。LTE作為無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的下一代主要技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)速度快、時(shí)延較低等特點(diǎn)，是“寬帶中國”戰(zhàn)略在無線端的重要建設(shè)內(nèi)容，是運(yùn)營商大力推廣的前端技術(shù)。因此，LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)快速鋪開，成為寬帶中國戰(zhàn)略在無線端的重要支撐。

2、LTE全球化布局助力國內(nèi)企業(yè)進(jìn)入海外市場(chǎng)

E全球范圍部署進(jìn)程的加快為國內(nèi)企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造新機(jī)遇

當(dāng)前世界多數(shù)國家都在積極部署LTE-TDD和LTE-FDD網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)2013年，全球LTE商用網(wǎng)絡(luò)部署數(shù)量將比2012年增長78%。而為了充分利用全球范圍內(nèi)豐富的LTE-TDD頻譜資源，有效控制總擁有成本，全球運(yùn)營商也在積極引導(dǎo)芯片、系統(tǒng)設(shè)備以及終端等產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)LTE-TDD和LTE-FDD的融合發(fā)展。隨著LTE-TDD和LTE-FDD網(wǎng)絡(luò)在全球部署進(jìn)程的逐步加快，從事LTE-TDD和LTE-FDD相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的本土芯片企業(yè)、設(shè)備企業(yè)和終端生產(chǎn)企業(yè)將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

E生態(tài)系統(tǒng)加快完善將為國內(nèi)企業(yè)創(chuàng)造廣闊的海外市場(chǎng)

2013年全球LTE手機(jī)終端銷量超過2億部，是2012年9000萬部終端銷量的2倍多，預(yù)計(jì)2018年全球LTE手機(jī)終端銷量超過10億部，以平均每部LTE手機(jī)2000元計(jì)算，2018年將實(shí)現(xiàn)超過2萬億元銷售額。隨著國內(nèi)終端生產(chǎn)企業(yè)在全球競爭實(shí)力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品在全球市場(chǎng)占有率逐年提升，屆時(shí)中國廠商有望分享40%(即8000億元)以上的市場(chǎng)商機(jī)。可以說，LTE生態(tài)系統(tǒng)加快完善，不但為國內(nèi)企業(yè)帶來巨大內(nèi)需市場(chǎng)，更將為其出口創(chuàng)造廣闊的海外市場(chǎng)，助力國內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售區(qū)域國際化覆蓋和銷售額的快速增長。

3、基于LTE的典型應(yīng)用

由于LTE具有高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等優(yōu)點(diǎn)，LTE通信技術(shù)正逐漸融入各種行業(yè)應(yīng)用，前景廣闊。

基于LTE的智能交通

基于LTE的無線通信技術(shù)可為智能交通數(shù)據(jù)傳輸帶來更高的速度和更廣的應(yīng)用范圍。一方面，基于高精度定位和高速無線通信兩大技術(shù)，智能交通系統(tǒng)中的車輛通過交換彼此位置信息，感知車輛周邊危險(xiǎn)狀況。另一方面，基于LTE的高清視頻遠(yuǎn)程技術(shù)，可以方便4S店維修人員對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)情況的直觀掌握，對(duì)車輛狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，通過LTE高速通信網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺(tái)進(jìn)行時(shí)時(shí)分析，及時(shí)提示車輛存在的問題，并配合車主與相關(guān)維修機(jī)構(gòu)聯(lián)系，確保行車安全。

基于LTE的移動(dòng)公共安全

在3G時(shí)代，無線視頻監(jiān)控由于3G本身的帶寬問題，導(dǎo)致3G視頻監(jiān)控的應(yīng)用一直處在“不溫不火”的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。由于LTE在某些特定條件下，能夠提供更高的傳輸速率，能很好的滿足高清監(jiān)控的良好需求。LTE網(wǎng)絡(luò)的高帶寬優(yōu)勢(shì)結(jié)合監(jiān)控高清化的發(fā)展趨勢(shì)，將極大推動(dòng)移動(dòng)公共安全發(fā)展。

基于LTE的移動(dòng)遠(yuǎn)程教育

遠(yuǎn)程教育是政府大力培育的新消費(fèi)熱點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)之一，其重要內(nèi)容和發(fā)展方向是移動(dòng)遠(yuǎn)程教育。LTE通信技術(shù)提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如高速數(shù)據(jù)、高清電視圖像等，可以讓人們使用隨身攜帶的移動(dòng)智能終端隨時(shí)隨地輕松地接入互聯(lián)網(wǎng)，共享網(wǎng)上豐富的教育資源和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“將互聯(lián)網(wǎng)裝進(jìn)每個(gè)人的口袋里隨身學(xué)習(xí)”的夢(mèng)想。

基于LTE的移動(dòng)游戲

近兩年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，移動(dòng)游戲也逐漸熱門起來。然而，由于無線上網(wǎng)網(wǎng)速的限制，目前只能玩一些簡單的游戲，如微信上的“打飛機(jī)”、“天天愛消除”等聯(lián)機(jī)游戲。LTE網(wǎng)絡(luò)建成之后，無線網(wǎng)絡(luò)速度加快，可以支持人們大量的移動(dòng)游戲數(shù)據(jù)交互，因此可以將原來PC中的大型網(wǎng)絡(luò)游戲搬遷到移動(dòng)終端，將推動(dòng)移動(dòng)游戲火爆發(fā)展。

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