國產(chǎn)4G技術(shù)方案基本成型 國際標(biāo)準(zhǔn)制定迫在眉睫

   ■信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)工程師 沈嘉

　　ITU-R將在2008年2月向各國發(fā)出通函，向各國和各標(biāo)準(zhǔn)化組織征集IMT-Advanced（2006年，ITU-R將B3G技術(shù)命名為IMT-Advanced技術(shù)）技術(shù)提案，這一時(shí)間點(diǎn)距今僅有7個(gè)月時(shí)間。

　　2007年3月，信息產(chǎn)業(yè)部成立了IMT-Advanced推進(jìn)組，該推進(jìn)組的主要任務(wù)之一就是推進(jìn)TD-SCDMA在各國際標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)的順利演進(jìn)。目前推進(jìn)組正面向全國企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)征集IMT-Advanced候選技術(shù)。

　　TD-SCDMA在國際標(biāo)準(zhǔn)化中的演進(jìn)路線

　　根據(jù)目前的情況，TD-SCDMA在4G時(shí)代的演進(jìn)將主要在3GPP和ITU-R中推進(jìn)。

　　3GPP最近已經(jīng)將其工作范圍擴(kuò)大為3G系統(tǒng)的增強(qiáng)和演進(jìn)，從而從規(guī)則上具備了制定IMT-Advanced標(biāo)準(zhǔn)的職權(quán)。預(yù)計(jì)在2008年將開展LTE的演進(jìn)版本——LTE-Advanced（又稱LTE+）的標(biāo)準(zhǔn)化工作。LTE TDD系統(tǒng)目前包括兩個(gè)模式——Type 1和Type 2，其中Type 2為TD-SCDMA演進(jìn)技術(shù)。在LTE TDD Type 2中TD-SCDMA現(xiàn)有的核心技術(shù)大部分得到了繼承，如智能天線、基于幀結(jié)構(gòu)的物理過程設(shè)計(jì)等。但LTE在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，由于時(shí)間緊迫，作為TD-SCDMA的演進(jìn)，也有幾點(diǎn)缺憾：

　�。�1） LTE TDD標(biāo)準(zhǔn)分裂成Type 1和Type 2，分散了產(chǎn)業(yè)力量。

　　（2） LTE在標(biāo)準(zhǔn)化過程中3GPP過于強(qiáng)調(diào)FDD和TDD模式的相似性，一味要求TDD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)向FDD靠攏，沒有充分考慮針對(duì)TDD系統(tǒng)的特性優(yōu)化。

　�。�3） 多址技術(shù)采用OFDMA/DFT-S-OFDM，完全擯棄了CDMA元素，造成小區(qū)間干擾問題無法很好解決。

　　（4） TD-SCDMA的智能天線技術(shù)，由于國際融合的原因，被限制在非MIMO的單流發(fā)送范疇，無法充分發(fā)揮智能天線在多流MIMO傳輸和空分多址（SDMA）上的優(yōu)勢(shì)

　　我國在參與LTE+過程中，將致力于彌補(bǔ)上述LTE設(shè)計(jì)中的不足，同時(shí)根據(jù)IMT-Advanced的新需求增添新的技術(shù)特性，構(gòu)成TD-SCDMA進(jìn)一步演進(jìn)的LTE+ TDD方案。

　　在明年ITU征集IMT-Advanced技術(shù)時(shí)，我國可選擇將TD-SCDMA演進(jìn)技術(shù)提交到ITU，并在ITU內(nèi)和其他國際提案融合。

　　TD-SCDMA演進(jìn)IMT-Advanced方案

　　在近兩年來的3GPP LTE、3GPP2 UMB、WiMAX研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作中，以信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院、中國移動(dòng)研究院、華為、中興、大唐等為核心的企業(yè)和研究單位形成了良好的合作關(guān)系。為了準(zhǔn)備我國IMT-Advanced技術(shù)提案，從2006年10月開始共同開展了IMT-Advanced研究工作，已經(jīng)形成一個(gè)基本的IMT-Advanced技術(shù)方案。

　　國際4G核心技術(shù)的發(fā)展趨于同化，各技術(shù)陣營基本均以O(shè)FDMA和MIMO技術(shù)為核心，我國4G技術(shù)儲(chǔ)備也基本圍繞此技術(shù)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上融入我國的特色技術(shù)，使MIMO OFDMA系統(tǒng)發(fā)揮更佳的性能。

　　我國企業(yè)在IMT-Advanced方面的技術(shù)創(chuàng)新可大致集中在2個(gè)方向：

　　（1）TD-SCDMA特色核心技術(shù)的擴(kuò)展和增強(qiáng)，與MIMO OFDMA主流技術(shù)有機(jī)結(jié)合，顯著提高M(jìn)IMO OFDMA系統(tǒng)性能。包括：BR-OFDMA、基于智能天線的多流MIMO、基于BR-OFDMA的聯(lián)合檢測(cè)、基于TD-SCDMA演進(jìn)幀結(jié)構(gòu)的同步、小區(qū)搜索、隨即接入、尋呼等物理過程。

　�。�2）在OFDMA+MIMO共性技術(shù)和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善和增強(qiáng)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。包括：多用戶聯(lián)合映射、分層調(diào)制、軟頻率復(fù)用、LDPC編碼、中繼（Relay）和分布式天線、用于MBMS的分層MIMO技術(shù)等。

　　 我國TD-SCDMA演進(jìn)IMT-Advanced方案的物理層核心技術(shù)主要集中在如下領(lǐng)域：

　　（1）多址技術(shù)

　　- 塊重復(fù)OFDMA（BR-OFDMA）：

　　此技術(shù)是基于OFDMA和CDMA結(jié)合的思想，在OFDM調(diào)制基礎(chǔ)上，利用“塊重復(fù)”替代傳統(tǒng)CDMA中的“碼片重復(fù)”，用BR（塊重復(fù)）碼替代擴(kuò)頻碼，以獲得碼域擴(kuò)頻增益。通過在不同小區(qū)或用戶之間使用不同的或低相關(guān)性的BR碼，在接收端使用聯(lián)合檢測(cè)接收機(jī)消除小區(qū)間和用戶間的干擾，增強(qiáng)干擾受限情況下（如小區(qū)邊緣），提高系統(tǒng)性能。

　　- 多用戶聯(lián)合映射（MJM）：

　　此技術(shù)主要基于“星座交疊”原理將一個(gè)“近端用戶”和一個(gè)“遠(yuǎn)端用戶”復(fù)用在相同的時(shí)/頻/碼域資源內(nèi)，從而獲得系統(tǒng)容量提升。

　�。�2）幀結(jié)構(gòu)及公共信道設(shè)計(jì)

　　- 基于現(xiàn)有TD-SCDMA和LTE TDD Type 2幀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化的幀結(jié)構(gòu)�；�于此幀結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)用于TD-SCDMA演進(jìn)系統(tǒng)的同步、小區(qū)搜索、隨機(jī)接入、尋呼等物理過程。

　�。�3）多天線技術(shù)

　　- 多流智能天線：

　　此技術(shù)傳統(tǒng)智能天線和多流MIMO技術(shù)的結(jié)合，即由原來在一份時(shí)/頻/碼域資源內(nèi)給一個(gè)用戶賦形一個(gè)波束，擴(kuò)展到在在一份時(shí)/頻/碼域資源內(nèi)給一個(gè)用戶賦形多個(gè)波束（實(shí)現(xiàn)單用戶MIMO）或給多個(gè)用戶同時(shí)賦形（SDMA），從而大大提高小區(qū)容量和小區(qū)邊緣容量。

　　- TDD非碼本預(yù)編碼技術(shù)：

　　和廣泛使用的碼本預(yù)編碼不同，利用TDD信道對(duì)稱性，直接從上行獲得下行信道先驗(yàn)信息，并采用波束賦形的專用導(dǎo)頻。

　　（4）調(diào)制與編碼技術(shù)

　　- 結(jié)構(gòu)化LDPC編碼：

　　LDPC編碼在大數(shù)據(jù)塊（大帶寬）情況下某些方面性能高于Turbo碼，因此在IMT-Advanced某些場(chǎng)景下有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

　　- 分層調(diào)制：

　　此技術(shù)是將一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)分成多個(gè)層，每個(gè)層重復(fù)后用不同的交織器交織，在接收端利用迭代接收消除層間干擾。當(dāng)層數(shù)量大于重復(fù)系數(shù)時(shí)，可獲得比同等調(diào)制方式更高的數(shù)據(jù)率。

　�。�5）小區(qū)間干擾抑制技術(shù)

　　- 軟頻率復(fù)用：

　　在小區(qū)中心采用頻率復(fù)用系數(shù)1，在小區(qū)邊緣采用頻率復(fù)用系數(shù)>1，從而在盡可能保持系統(tǒng)高頻譜效率的基礎(chǔ)上，避免相鄰小區(qū)間干擾。

　　- 基于BR-OFDMA的聯(lián)合檢測(cè)（大唐）

　　利用BR-OFDMA系統(tǒng)在相鄰小區(qū)使用的正交和半正交BR碼，進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)操作，可以消除小區(qū)間干擾。

　　（6）中繼（Relay）和分布式系統(tǒng)

　　- 中繼幀結(jié)構(gòu)及公共信道、物理過程設(shè)計(jì)：

　　通過幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效調(diào)配基站à中繼站和中繼站à終端之間的時(shí)隙資源，避免干擾，實(shí)現(xiàn)中繼站收發(fā)轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)全套中繼站同步、小區(qū)搜索、隨機(jī)接入、功控、尋呼、切換、小區(qū)間干擾抑制等技術(shù)。

　　- 分布式無線通信系統(tǒng)：

　　在有條件敷設(shè)密集光纖網(wǎng)絡(luò)的情況下，在一個(gè)基站下連接多個(gè)遠(yuǎn)端天線單元，在分布式天線單元之間采用聯(lián)合MIMO發(fā)送/接收、群小區(qū)切換等操作，從而避免“邊緣效應(yīng)”，提高數(shù)據(jù)率和系統(tǒng)容量。

　�。�7）廣播多播（MBMS）增強(qiáng)型技術(shù)

　　- 用于MBMS的分層MIMO技術(shù)：

　　通過在相同頻率資源內(nèi)復(fù)用基本層（采用發(fā)射分集）和增強(qiáng)層（采用多流MIMO），實(shí)現(xiàn)多QoS的MBMS業(yè)務(wù)。即信道質(zhì)量好的用戶和高端終端接收基本層和增強(qiáng)層，獲得更高數(shù)據(jù)率。信道質(zhì)量差的用戶和低端終端僅接收基本層，獲得基本的數(shù)據(jù)率。