3GPP LTE長期演進計劃應對未來需求

編者按：

　　如果說固網(wǎng)下一步的發(fā)展方向是提供與移動融合的通信服務(wù)，那么，移動通信的發(fā)展方向則是與互聯(lián)網(wǎng)密切結(jié)合，即移動通信未來的競爭焦點是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從長遠規(guī)劃的角度來看，現(xiàn)有的3G、3．5G技術(shù)不能成為最終的解決方案，面對寬帶無線接入技術(shù)的競爭，特別是IEEE802．20技術(shù)的發(fā)展，3G必須加快后續(xù)技術(shù)的研究。目前國際標準化組織正在推動無線傳輸技術(shù)從2Mbps向100Mbps（E3G）、1000Mbps（B3G）的目標發(fā)展�？梢钥吹�，競爭的加劇進一步推動了技術(shù)的發(fā)展，從而使移動通信寬帶化的步伐不斷加快，為迎接移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時代的到來奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　在第三代移動通信的發(fā)展過程中，隨著R99、R4、R5、R6和R7各個系統(tǒng)版本技術(shù)規(guī)范的發(fā)布，3GPP作為WCDMA和TD－SCDMA這兩個系統(tǒng)進行國際標準化工作的主要組織，為基于CDMA技術(shù)的第三代移動通信技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用，近年來這些系統(tǒng)逐漸進入了商用的進程。另一方面，無線通信技術(shù)在不斷發(fā)展，以O(shè)FDM技術(shù)為代表的各項新技術(shù)在近幾年成為熱點，并且逐漸走向產(chǎn)業(yè)化。特別是這些新技術(shù)在無線寬帶接入系統(tǒng)中的出現(xiàn)，將無線通信的接入速率提升到了100Mbps的范疇，同時開始加強對于終端移動性的支持，這給正處在3G發(fā)展期的傳統(tǒng)蜂窩移動通信帶來了強大的競爭壓力。在這樣的背景下，作為傳統(tǒng)移動通信領(lǐng)域的領(lǐng)導者，無論是為了促進新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，還是應對行業(yè)內(nèi)激烈的技術(shù)競爭，保持移動通信領(lǐng)域的領(lǐng)導地位，都要求3GPP作出進一步的努力。

　　2004年11月，根據(jù)眾多移動通信運營商、制造商和研究機構(gòu)的要求，3GPP通過了關(guān)于“E�瞯olvedUTRAandUTRAN”，又稱為LongTermEvolution（LTE）即“3G長期演進”的立項工作。項目以制訂3G演進型系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范作為目標，在時間上按照3GPP的工作流程分為兩個階段：從2004年12月到2006年6月份為“StudyItem”，即技術(shù)可行性研究階段；從2006年6月到2007年6月為“WorkItem”，即具體技術(shù)規(guī)范的撰寫階段。按計劃，2007年6月3GPP將完成項目，發(fā)布3G演進型系統(tǒng)第一個版本的技術(shù)規(guī)范。

　　為了在未來移動通信技術(shù)競爭激烈的環(huán)境中處于有利位置，LTE項目開始以后，作為技術(shù)研究工作的基礎(chǔ)，在3GPP中對演進型系統(tǒng)的市場需求進行了詳細的討論，從“系統(tǒng)性能要求”、“網(wǎng)絡(luò)的部署場景”、“網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”、“業(yè)務(wù)支持能力”以及“與現(xiàn)有各個系統(tǒng)的演進和互通關(guān)系”等方面進行了詳細的描述。相比目前各個第三代移動通信系統(tǒng)，該演進具有如下主要技術(shù)特點：提高通信速率和頻譜效率，系統(tǒng)的最大帶寬為20MHz，在這樣的帶寬下，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps；分組交換與QoS保證，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換，同時通過系統(tǒng)設(shè)計和嚴格的QoS機制，保證實時業(yè)務(wù)（VoIP、視頻流等）的服務(wù)質(zhì)量；支持各種系統(tǒng)帶寬，除了20MHz的最大帶寬以外，還能夠支持1．25MHz、1．6MHz、2．5MHz、5MHz、10MHz和15MHz等系統(tǒng)帶寬，以及“成對”與“非成對”頻段的部署，以保證將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。另外，還明確提出了“系統(tǒng)在支持高移動速率的基礎(chǔ)上，為低移動速率用戶優(yōu)化”、“提高小區(qū)邊緣用戶的吞吐量”等具體的系統(tǒng)需求，這些市場需求比較全面地描述了LTE系統(tǒng)在各個方向上的設(shè)計目標，為具體的系統(tǒng)設(shè)計工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　在LTE系統(tǒng)的技術(shù)研究方面，2005年3月3GPP制訂了相應的工作計劃，各工作小組開始了各個方面的具體研究工作，其中包括RAN1工作組對于LTE系統(tǒng)物理層的研究；RAN2、RAN3和SA2工作組對于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和接入網(wǎng)協(xié)議功能的研究；RAN4工作組對于無線射頻以及接入網(wǎng)性能評估的研究。

　　按照工作計劃，到目前為止，LTE項目的StudyItem，即技術(shù)可行性研究階段已經(jīng)過去了超過一半的時間，各個工作小組的研究工作都取得了進展，其中物理層作為空中接口的基礎(chǔ)在移動通信系統(tǒng)中扮演著重要的角色，而無線接入的多址方式作為物理層的基礎(chǔ)，在移動通信系統(tǒng)的演進中起著重要的作用（二代GSM系統(tǒng)、FD�睲A／TDMA、三代系統(tǒng)CDMA、未來OFDMA）。3GPPRAN1工作組對各個公司提交的候選提案進行了概括和收斂，確定了六種備選的多址方式，包括：FDD上行SC－FDMA（SingleCarrier－FDMA），下行OFDMA；FDD上行OFDMA，下行OFDMA；FDDMCWCDMA；TDDMCTD－SCDMA；TDD上行OFDMA，下行OFDMA；TDD上行SC－FDMA，下行OFDMA。

　　其中包括兩種對于現(xiàn)有基于CDMA技術(shù)的第三代移動通信系統(tǒng)進行多載波演進的方案和四種以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)的多址方式。隨后開始了對于上述六種方案的篩選過程，由于多址方式對于移動通信系統(tǒng)至關(guān)重要，因此相關(guān)的篩選過程受到了廣泛的重視。在2005年12月份結(jié)束的3GPPRAN全會上，有了初步的結(jié)論，首先從六種候選的多址技術(shù)方案中，選擇了“上行SC－FDMA，下行OFDMA”的方案作為LTE關(guān)于多址方式的工作假設(shè)以進行后續(xù)的研究工作。同時，對于基于CDMA技術(shù)的候選提案，確定了將作為對現(xiàn)有3G系統(tǒng)更加直接的演進方式在目前3GPP已有的版本演進路線上進行，由此也基本確定了LTE系統(tǒng)將采用以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ)的多址方式。另一方面，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究也在積極地進行，在整體方向上與第三代移動通信系統(tǒng)相比較，LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將向“扁平化”方向發(fā)展，其中涉及若干具體問題，例如“扁平網(wǎng)絡(luò)的簡單與靈活”、“多層次網(wǎng)絡(luò)的移動性支持與安全性”等內(nèi)容還需要深入的討論以尋求良好的解決方案�？傮w說來，隨著項目的進展以及若干系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)問題的解決，LTE系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向?qū)⒅鸩矫鞔_，從而進入具體技術(shù)細節(jié)的設(shè)計與完善階段。

　　3G演進項目在移動通信領(lǐng)域帶來了新一輪的技術(shù)發(fā)展機遇，在國內(nèi)包括政府、企業(yè)、高校和研究機構(gòu)等單位都高度重視。2005年7月由信息產(chǎn)業(yè)部、科學技術(shù)部和國家發(fā)展與改革委員會聯(lián)合發(fā)起成立了“寬帶無線移動通信技術(shù)專家組（即BWM專家組）”，負責國內(nèi)關(guān)于新型寬帶無線移動通信技術(shù)（其中包括3G演進型技術(shù)和寬帶無線接入技術(shù)）的策略和標準推進的研究工作。該專家組由國內(nèi)相關(guān)方面權(quán)威的領(lǐng)導專家組成，成員包括國內(nèi)無線通信領(lǐng)域的各個主要運營商、制造商和研究機構(gòu)，同時國內(nèi)的各相關(guān)高校作為我國863高科技計劃的重要成員，也在其中積極地參與各項工作，取得了相關(guān)的科研成果。

　　在3GPPLTE討論中，到目前為止，國內(nèi)單位已經(jīng)向各個工作組提交技術(shù)提案超過200篇，內(nèi)容涉及物理層、協(xié)議功能設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和系統(tǒng)需求等各個方面，同時針對TD－SCD�睲A系統(tǒng)在3GPPLTE中的演進提出了市場需求以及相應的系統(tǒng)設(shè)計，取得了良好的效果。目前，隨著LTE由確定整體技術(shù)方向逐漸轉(zhuǎn)入各個具體技術(shù)細節(jié)的討論，利用近年來國內(nèi)企業(yè)在相關(guān)方面的技術(shù)積累，在BWM專家組以及下屬各個技術(shù)工作組的組織架構(gòu)下，凝聚國內(nèi)的研究力量，有望抓住機遇進一步提高我國在國際通信領(lǐng)域的地位。