3GPP LTE長期演進計劃應對未來需求

編者按：

　　如果說固網下一步的發(fā)展方向是提供與移動融合的通信服務，那么，移動通信的發(fā)展方向則是與互聯(lián)網密切結合，即移動通信未來的競爭焦點是數(shù)據(jù)業(yè)務。從長遠規(guī)劃的角度來看，現(xiàn)有的3G、3．5G技術不能成為最終的解決方案，面對寬帶無線接入技術的競爭，特別是IEEE802．20技術的發(fā)展，3G必須加快后續(xù)技術的研究。目前國際標準化組織正在推動無線傳輸技術從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)務時代的到來奠定了堅實的技術基礎。

　　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技術的第三代移動通信技術的發(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，無線通信技術在不斷發(fā)展，以OFDM技術為代表的各項新技術在近幾年成為熱點，并且逐漸走向產業(yè)化。特別是這些新技術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)移動通信領域的領導者，無論是為了促進新技術的產業(yè)化，還是應對行業(yè)內激烈的技術競爭，保持移動通信領域的領導地位，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、制造商和研究機構的要求，3GPP通過了關于“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”，即技術可行性研究階段；從2006年6月到2007年6月為“WorkItem”，即具體技術規(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)第一個版本的技術規(guī)范。

　　為了在未來移動通信技術競爭激烈的環(huán)境中處于有利位置，LTE項目開始以后，作為技術研究工作的基礎，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”、“網絡的部署場景”、“網絡架構”、“業(yè)務支持能力”以及“與現(xiàn)有各個系統(tǒng)的演進和互通關系”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)在整體架構上將基于分組交換，同時通過系統(tǒng)設計和嚴格的QoS機制，保證實時業(yè)務（VoIP、視頻流等）的服務質量；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)在各個方向上的設計目標，為具體的系統(tǒng)設計工作奠定了良好的基礎。

　　在LTE系統(tǒng)的技術研究方面，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工作組對于網絡架構和接入網協(xié)議功能的研究；RAN4工作組對于無線射頻以及接入網性能評估的研究。

　　按照工作計劃，到目前為止，LTE項目的StudyItem，即技術可行性研究階段已經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，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OFDM技術為基礎的多址方式。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)至關重要，因此相關的篩選過程受到了廣泛的重視。在2005年12月份結束的3GPPRAN全會上，有了初步的結論，首先從六種候選的多址技術方案中，選擇了“上行SC－FDMA，下行OFDMA”的方案作為LTE關于多址方式的工作假設以進行后續(xù)的研究工作。同時，對于基于CDMA技術的候選提案，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OFDM技術為基礎的多址方式。另一方面，關于網絡架構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的網絡架構將向“扁平化”方向發(fā)展，其中涉及若干具體問題，例如“扁平網絡的簡單與靈活”、“多層次網絡的移動性支持與安全性”等內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)設計基礎問題的解決，LTE系統(tǒng)的技術發(fā)展方向將逐步明確，從而進入具體技術細節(jié)的設計與完善階段。

　　3G演進項目在移動通信領域帶來了新一輪的技術發(fā)展機遇，在國內包括政府、企業(yè)、高校和研究機構等單位都高度重視。2005年7月由信息產業(yè)部、科學技術部和國家發(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專家組（即BWM專家組）”，負責國內關于新型寬帶無線移動通信技術（其中包括3G演進型技術和寬帶無線接入技術）的策略和標準推進的研究工作。該專家組由國內相關方面權威的領導專家組成，成員包括國內無線通信領域的各個主要運營商、制造商和研究機構，同時國內的各相關高校作為我國863高科技計劃的重要成員，也在其中積極地參與各項工作，取得了相關的科研成果。

　　在3GPPLTE討論中，到目前為止，國內單位已經向各個工作組提交技術提案超過200篇，內容涉及物理層、協(xié)議功能設計、網絡架構和系統(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)設計，取得了良好的效果。目前，隨著LTE由確定整體技術方向逐漸轉入各個具體技術細節(jié)的討論，利用近年來國內企業(yè)在相關方面的技術積累，在BWM專家組以及下屬各個技術工作組的組織架構下，凝聚國內的研究力量，有望抓住機遇進一步提高我國在國際通信領域的地位。