LTE发展历史简介

1、TD-LTE的历史与发展；1.移动通信技术的发展历程；早在1897年，马可尼在陆地和一只拖船之间用无线；1.1.第一代移动通信系统；20世纪70年代末，美国AT&T公司通过；1.2.第二代移动通信系统；为了解决由于采用不同模拟蜂窝系统造成互不兼容无法；CDMA系统的IS-95B技术，大大提高了数据传；1.3.第三代移动通信系统；第三代移动通信技术也就TD-LTE的历史与发展1 .移动通信技术的发展历程早在1897年，马可尼在陆地和一只拖船之间用无线电进行了消息传输，成为了移动通信的开端。至今，移动通信已有100多年的历史，在这期间移动通信技术日新月异，从1978年的第一代模拟蜂窝网电网系统的诞

2、生到第二代全数字蜂窝网电话系统的问世，现如今第三代个人通信系统的方案和实验均已开始逐步完善。1.1. 第一代移动通信系统20世纪70年代末，美国AT&T公司通过使用电话技术和蜂窝无线电技术研制了第一套蜂窝移动电话系统，取名为先进的移动电话系统，即AMPS(AdvancedMobilePhoneService)系统。第一代无线网络技术的一大成就就在于它去掉了将电话连接到网络的用户线，用户第一次能够在移动的状态下拨打电话。这一代主要有3种窄带模拟系统标准，即北美蜂窝系统AMPS,北欧移动电话系统NMT和全接入通信系统TACS我国采用的主要是TAC渊式，即频段为890915MHz与935960MHz

3、。第一代移动通信的各种蜂窝网系统有很多相似之处，但是也有很大差异，它们只能提供基本的语音会话业务，不能提供非语音业务，并且保密性差，容易并机盗打，它们之间还互不兼容，显然移动用户无法在各种系统之间实现漫游。1.2. 第二代移动通信系统为了解决由于采用不同模拟蜂窝系统造成互不兼容无法漫游服务的问题，1982年北欧四国向欧洲邮电行政大会CEPT(ConferenceEuropeofPostandTelecommunications)提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范，建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统。同年成立了欧洲移动通信特别小组，简称GSM(GroupSpecial

4、Mobile).第二代移动通信数字无线标准主要有：GSM,D-AMPS,PDC和IS-95CDMA等。在我国，现有的移动通信网络主要以第二代移动通信系统的GSM和CDMA为主，网络运营商运用的主要是GSM系统，现在中国联通的CDMA系统经过两年的发展也初具规模。为了适应数据业务的发展需要，在第二代技术中还诞生了2.5G,也就是GSM系统的GPRS和CDMA系统的IS-95B技术，大大提高了数据传送能力。第二代移动通信系统在引入数字无线电技术以后，数字蜂窝移动通信系统提供了更更好的网络，不仅改善了语音通话质量，提高了保密性，防止了并机盗打，而且也为移动用户提供了无缝的国际漫游。1.3. 第三代移

5、动通信系统第三代移动通信技术也就是IMT-2000,简称3G,它是一种真正意义上的宽带移动多媒体通信系统，它能提供高质量的宽带多媒体综合业务，并且实现了全球无缝覆盖全球漫游它的数据传输速率高达2Mbit/s,其容量是第二代移动通信技术的2-5倍，目前最具代表性的有美国提出的MC-CDMA(cdma2000),欧洲和日本提出的W-CDMA和中国提出的TD-CDMA。1.3.1. MC-CDMA(cdma2000)MC-CDMA(cdma2000)由美国提出，是由IS-95系统演进而来的，并向下兼容IS-95系统。IS-95系统是世界上最早的CDMA移动系统，已经在世界范围内进行了10多年的实验和

6、运营，现已被证明是十分稳定。MC-CDMA(cdma2000)系统继承了IS-95系统在组网、系统优化方面的经验，并进一步对业务速率进行了扩展，同时通过引入一些先进的无线技术，进一步提升系统容量。在核心网络方面，它继续使用IS-95系统的核心网作为其电路域来处理电路型业务，如语音业务和电路型数据业务，同时在系统中增加分组设备(PDSN和PCF来处理分组数据业务。因此在建设MC-CDMA(cdma2000)系统时，原有的IS-95的网络设备可以继续使用，只要新增加分组设备即可。在基站方面，由于IS-95与1X的兼容性，可以作到仅更新信道板并将系统升级为cdma2000-1X基站。在我国，联通公司

7、在其最初的CDMA网络建设中就采用了这种升级方案，而后在08年中国电信行业重组时，由中国电信收购了中国联通的整个CDMA2000网络。1.3.2. DS-CDMA(WCDMA)历史上，欧洲电信标准委员会(ETSI在GSM之后就开始研究其3G标准，其中有几种备选方案是基于直接序列扩频分码多工的，而日本的第三代研究也是使用宽带码分多址技术的，其后，以二者为主导进行融合，在3GPP组织中发展成了第三代移动通信系统UMTS,并提交给国际电信联盟(ITU)。国际电信联盟最终接受WCDMA作为IMT-20003G标准的一部分。目前.WCDMA是世界范围内商用最多，技术发展最为成熟的3G制式。在我国，中国联

8、通公司在08年电信行业重组之后，开始建设其WCDMA网络。1.3.3. TD-SCDMATD-SCDMA是中国提出的第三代移动通信标准，也是ITU批准的三个3G标准中的一个，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。是我国电信史上重要的里程碑。相对于另两个主要3G标准(CDMA2000和WCDMA)它的起步较晚，技术不够成熟。该标准的原标准研究方为西门子。为了独立出WCDMA,西门子将其核心专利卖给了大唐电信。之后在加入3G标准时，信息产业部(现工业信息部)官员以爱立信，诺基亚等电信设备制造厂商在中国的市场为条件，要求他们给予支持。1998年6月29日，原中国邮电部电信科

9、学技术研究院(现大唐电信科技产业集团)向ITU提出了该标准。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电(SDR等技术融于其中。TD-SCDMA的发展过程始于1998年初，在当时的邮电部科技司的直接领导下，由原电信科学技术研究院组织队伍在SCDMA技术的基础上，研究和起草符合IMT-2000要求的我国的TD-SCDMA建议草案。该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换、时分双工为主要特点，于ITU征集IMT-2000第三代移动通信无线传输技术候选方案的截止日1998年6月30日提交到ITU,从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。ITU综合了各评估组的评估结果。在1999年11月赫尔辛

10、基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月伊斯坦布尔的ITU-R全会上，TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一。经过一年多的时间，经历了几十次工作组会议几百篇提交文稿的讨论，在2001年3月棕桐泉的RAN全会上，随着包含TD-SCDMA标准在内的3GPPR4版本规范的正式发布，TD-SCDMA在3GPP中的融合工作达到了第一个目标。至此，TD-SCDMA不论在形式上还是在实质上，都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受，形成了真正的国际标准。但是由于TD-SCDMA的起步比较晚，技术发展成熟度不及其他两大标准，同时由于市场前景不明朗导致相关产业链发展滞后，最

11、终导致了TD-SCDMA虽然成为第三代移动通信国际三大标准之一，但除了在中国由中国移动进行商用之外，并没有其他的商用市场。1.4. 第四代移动通信系统从核心技术来看，通常所称的3G技术主要采用CDMA(CodeDivisionMultipleAccess,码分多址)多址技术，而业界对新一代移动通信核心技术的界定则主要是指采用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,即正交频分复用)调制技术的OFDMA多址技术，可见3G和4G技术最大的区别在于采用的核心技术已经完全不同，因此从这个角度来看LTEWiMAX及其后续演进技术LTE-Advanced和8

12、02.16m等技术均可以视为4G;不过从标准的角度来看，ITU对IMT-2000(3G)系列标准和IMT-Advanced(4G)系列标准的区别并不以核心技术为参考，而是通过能否满足一定的技术要求来区分，ITU在IMT-2000标准中要求，3G技术必须满足传输速率在移动状态144kbps、步行状态384kbps、室内2Mbps,而ITU正在制定的IMT-Advanced标准中要求在使用100M信道带宽时，频谱利用率达到15bps/Hz,理论传输速率达到1.5Gbps。目前LTEWiMAX(802.16e)均尚未达到IMT-Advanced标准的要求，因此仍隶属于IMT-2000系列标准，而LT

13、E-Advanced和802.16m标准则正在朝IMT-Advanced标准的要求努力，也就是说目前还没有真正意义上的4G标准。在2008年2月份，ITU-RWP5D正式发出了征集IMT-Advanced候选技术的通函。经过两年的准备时间，ITU-RWP5D在其第6次会议上(2009年10月份)共征集到六种候选技术方案，他们分别来自于两个国际标准化组织和三个国家。这六种技术方案可以分成两类：基于3GPP的技术方案和基于IEEE的技术方案。1) 3GPP的技术方案：“LTERelease10&beyond(LTE-Advanced),该方案包括FDD和TDD两种模式。由于3GPP不是ITU的成员

14、，该技术方案由3GPP所属37个成员单位联合提交，包括我国三大运营商和四个主要厂商。3GPP所属标准化组织(中国、美国、欧洲I、韩国和日本)以文稿的形式表态支持该技术方案。韩国政府也以文稿的形式支持。最终该技术方案由中国、3GPP和日本分别向ITU提交。2) IEEE的技术方案：“802.16m”。该方案同样包括FDD和TDD两种模式。BT、KDDI、Sprint、诺基亚、阿尔卡特朗讯等51家企业、日本标准化组织和韩国政府以文稿的形式表态支持该技术方案，我国企业没有参加。最终该技术方案由IEEE韩国和日本分别向ITU提交。经过14个外部评估组织对各候选技术的全面评估，最终得出两种候选技术方案完

15、全满足IMT-Advanced技术需求。2010年10月的ITU-RWP5D会议上，LTE-Advanced技术和802.16m技术被确定为最终IMT-Advanced阶段国际无线通信标准。我国主导发展的TD-LTE-Advanced技术通过了所有国际评估组织的评估，被确定为IMT-Advanced国际无线通信标准。2 .TD-LTE的基本概念及关键技术2.1. TD-LTE的基本概念TD-LTE即TD-SCDMALongTermEvolution,宣传是指TD-SCDMA的长期演进。TD-LTETDD版本的LTE的技术，FDDLTE的技术是FDD版本的LTE技术。TDD和FDD的差别就是TD

16、采用的是不对称频率是用时间进行双工的，而FDD是采用一对频率来进行双工。TD-SCDMA是CDMA技术，TD-LTEOFDM技术，不能对接。LTEW大大提升用户对移动通信业务的体验，为运营商带来更大的技术优势和成本优势，大大提升了运营商的利润空间，巩固蜂窝移动技术的主导地位，有助于改善目前通信业务的IPR格局。无论是后续市场的需求还是作为未来十年一个具有较长竞争力的技术需求，TD-LTE都得到了大家的一致关注。与3G相比，LTE具有如下关键技术特征：通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps,上行为50Mbps。(2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz,上行链路2.5(bit/

17、s)/Hz。(3)简单的网络架构和软件架构，以信道共用为基础，以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。(4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。(5)系统部署灵活，能够支持1.420MHz间的多种系统带宽，不必要分组残片过滤技术可支持“paired和unpaired”的频谱分配，保证了将来在系统部署上的灵活性。(6)非常低的线网络时延。子帧长度为0.5ms和0.675ms,解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan5ms,C-plan100ms。(7)增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界

18、比特速率，OFDM支持的单频率网络技术可提供高效率的多播服务。(8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作，支持自组网(Self-organisingNetwork)操作。2.2. TD-LTD键技术；LTE的最关键技术是OFDM多址接入技术，MIM;1.OFDM技术；TD-LTE采用OFDM技术为基础，下行采用OF;所谓OFDM,全称OrthogonalFrequ;对于多址技术，LTE规定了下行采用正交频分多址(；OFDM作为下一代无线通信系统的关键技术，有以下；(1)频谱利用率高；(2)抗多径干扰与频率选择性衰落能力强，有2.3. TD-LTD关键技术LTE的最关键

19、技术是OFDM多址接入技术，MIMO多天线技术。通过这些新技术，大大提高了L1E系统的性能。1.OFDM技术TD-LTE用OFDM技术为基础，下行采用OFDMA,而上行根据链路特点采用单载波频分多址(SC-FDMA)乍为多址方式。所谓OFDM,全称OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,即正交频分复用，是一种多载波调制。多载波技术把数据流分解为若干子比特流，并用这些数据去调制若干个载波，此时数据传输速率较低，码元周期较长，对于信道的时延弥散性不敏感。OFDM技术原理是将高速数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个相互正交的子信道中进行传输，由于

20、每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响，并且还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，使保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度地消除由于多径所带来的符号间干扰(ISI),而且一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免多径所带来的信道间干扰。对于多址技术，LTE规定了下行采用正交频分多址(OFDMA)。OFDMA中一个传输符号包括M个正交的子载波，实际传输中，这M个正交的子载波是以并行方式进行传输的，真正体现了多载波的概念。上行采用单载波频分多址(SC-FDMA%而又于SC-FDMA系统，其也使用M个不同的正交子载波

21、，但这些子载波在传输中是以串行方式进行的，正是基于这种方式，传输过程中才降低了信号波形幅度上大的波动，避免带外辐射，降低了峰平功率比(PAPR)根据LTE系统上下行传输方式的特点，无论是下行OFDMA还是上行SC-FDMA都保证了使用不同频谱资源用户间的正交性。LTE系统频域资源的分配以正交子载波组(RB历基本单位的，一个R由25个相互正交的子载波组成。由于可采用不同的映射方式，子载波可以来自整个频带，也可以取自部分连续的子载波。OFDM作为下一代无线通信系统的关键技术，有以下优点：(1)频谱利用率高。由于子载波间频谱相互重叠，充分利用了频带，从而提高了频谱利用率。（2）抗多径干扰与频率选择性

22、衰落能力强，有利于移动接收。由于OFDM系统把数据分散到许多个子载波上，大大降低了各子载波的符号速率，使每个码元占用频带远小于信道相关带宽，每个子信道呈平坦衰落，从而减弱了多径传播的影响。（3）接收机复杂度低，采用简单的信道均衡技术就可以满足系统性能要求。（4）采用动态子载波分配技术使系统达到最大的比特率。通过选取各子信道，每个符号的比特数以及分配给各子信道的功率使总比特功率最大。（5）基于离散傅里叶变换（DFT两OFDM有快速算法，OFDM采用IFFT和FFT来实现调制和解调，易于DSP实现。2 .MIMO方案MIMO是无线TD-LTE系统的一项关键技术，根据天线部署形态和实际应用情况可采用

23、发射分集、空间复用和波束赋形三种实现方案。例如，对于大间距非相关天线阵列可采用空间复用方案同时传输多个数据流，实现很高的数据速率；对于小间距相关天线阵列，可采用波束赋形技术，将天线波束指向用户，减少用户间干扰。MIMO全称Multiple.InputMultiple.Output,即多输入多输出技术。MIMO系统利用多个天线同时发送和接收信号，任意一根发射天线和任意一根接收天线间形成一个SISO信道，通常假设所有这些SISO信道间互不相关。按照发射端和接收端不同的天线配置，多天线系统可分为三类系统：单输入多输出系统（SIMO）、多输入单输出系统（MISO）和多输入多输出系统（MIMO）。MIM

24、O系统是一种将信号在空间域处理与时间域处理相结合的技术方案，空间域的处理实际上是利用了多径传播环境中的散射所产生的不同子信号流的非相关性而在接收端对不同的信号流进行分离。MIMO技术的机理是信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户得到的服务质量（误比特率或数据速率）。通常多径传播被视为有害因素，然而MIMO技术的关键就是能够将传统通信系统中存在的多径传播因素变成对用户通信性能有利的增强因素。它有效的利用了随机衰落和可能存在的多径传播来成倍地提高业务传输速率。MIMO技术最大的成功之处就在于它将信道视为若干并行的子信道，在不需要额外带宽的情况下实现近距离的频谱资源重复利用，理论上可以极大的扩展频带利用率，提高无线传输速率，同时还增强了通信系统的抗干扰、抗衰落性能，可以同时获得编码增益和分集增益。LTE系统将采用可以适应宏小区、微小区和热点等各种环境的MIMO技术。基本的MIMO模型是下行，上行天线阵列，同时也正在考虑更多的天线配置（如4X4）。目前正在考虑的方法包括空间复用（SM）、空分多址（SDMA）、预编码（Precoding）、自适应波束形成（AdaptiveBeamforming）、智能天线以及开环分集主要用于控制信令的传输，包括空时分组码（STBC）口循环位移分集（CSD殍。3 .TD-LTE的发展现状与趋