國產(chǎn)4G技術方案基本成型 國際標準制定迫在眉睫

   ■信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標準研究所高級工程師 沈嘉

　　ITU-R將在2008年2月向各國發(fā)出通函，向各國和各標準化組織征集IMT-Advanced（2006年，ITU-R將B3G技術命名為IMT-Advanced技術）技術提案，這一時間點距今僅有7個月時間。

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

　　TD-SCDMA在國際標準化中的演進路線

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

　　3GPP最近已經(jīng)將其工作范圍擴大為3G系統(tǒng)的增強和演進，從而從規(guī)則上具備了制定IMT-Advanced標準的職權(quán)。預計在2008年將開展LTE的演進版本——LTE-Advanced（又稱LTE+）的標準化工作。LTE TDD系統(tǒng)目前包括兩個模式——Type 1和Type 2，其中Type 2為TD-SCDMA演進技術。在LTE TDD Type 2中TD-SCDMA現(xiàn)有的核心技術大部分得到了繼承，如智能天線、基于幀結(jié)構(gòu)的物理過程設計等。但LTE在標準制定過程中，由于時間緊迫，作為TD-SCDMA的演進，也有幾點缺憾：

　�。�1） LTE TDD標準分裂成Type 1和Type 2，分散了產(chǎn)業(yè)力量。

　�。�2） LTE在標準化過程中3GPP過于強調(diào)FDD和TDD模式的相似性，一味要求TDD系統(tǒng)的設計向FDD靠攏，沒有充分考慮針對TDD系統(tǒng)的特性優(yōu)化。

　�。�3） 多址技術采用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，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

　　我國在參與LTE+過程中，將致力于彌補上述LTE設計中的不足，同時根據(jù)IMT-Advanced的新需求增添新的技術特性，構(gòu)成TD-SCDMA進一步演進的LTE+ TDD方案。

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

　　TD-SCDMA演進IMT-Advanced方案

　　在近兩年來的3GPP LTE、3GPP2 UMB、WiMAX研究和標準化工作中，以信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院、中國移動研究院、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系。為了準備我國IMT-Advanced技術提案，從2006年10月開始共同開展了IMT-Advanced研究工作，已經(jīng)形成一個基本的IMT-Advanced技術方案。

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

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

　�。�1）TD-SCDMA特色核心技術的擴展和增強，與MIMO OFDMA主流技術有機結(jié)合，顯著提高MIMO 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、基于TD-SCDMA演進幀結(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共性技術和現(xiàn)有標準基礎上進一步完善和增強，進一步提高系統(tǒng)性能。包括：多用戶聯(lián)合映射、分層調(diào)制、軟頻率復用、LDPC編碼、中繼（Relay）和分布式天線、用于MBMS的分層MIMO技術等。

　　 我國TD-SCDMA演進IMT-Advanced方案的物理層核心技術主要集中在如下領域：

　�。�1）多址技術

　　- 塊重復OFDMA（BR-OFDMA）：

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

　　- 多用戶聯(lián)合映射（MJM）：

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

　�。�2）幀結(jié)構(gòu)及公共信道設計

　　- 基于現(xiàn)有TD-SCDMA和LTE TDD Type 2幀結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化的幀結(jié)構(gòu)�；�于此幀結(jié)構(gòu)，可以設計用于TD-SCDMA演進系統(tǒng)的同步、小區(qū)搜索、隨機接入、尋呼等物理過程。

　　（3）多天線技術

　　- 多流智能天線：

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

　　- TDD非碼本預編碼技術：

　　和廣泛使用的碼本預編碼不同，利用TDD信道對稱性，直接從上行獲得下行信道先驗信息，并采用波束賦形的專用導頻。

　�。�4）調(diào)制與編碼技術

　　- 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某些場景下有應用優(yōu)勢。

　　- 分層調(diào)制：

　　此技術是將一個用戶的數(shù)據(jù)分成多個層，每個層重復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。當層數(shù)量大于重復系數(shù)時，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

　　- 軟頻率復用：

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

　　- 基于BR-OFDMA的聯(lián)合檢測（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，進行聯(lián)合檢測操作，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、物理過程設計：

　　通過幀結(jié)構(gòu)設計，有效調(diào)配基站à中繼站和中繼站à終端之間的時隙資源，避免干擾，實現(xiàn)中繼站收發(fā)轉(zhuǎn)換。在此基礎上設計全套中繼站同步、小區(qū)搜索、隨機接入、功控、尋呼、切換、小區(qū)間干擾抑制等技術。

　　- 分布式無線通信系統(tǒng)：

　　在有條件敷設密集光纖網(wǎng)絡的情況下，在一個基站下連接多個遠端天線單元，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”，提高數(shù)據(jù)率和系統(tǒng)容量。

　�。�7）廣播多播（MBMS）增強型技術

　　- 用于MBMS的分層MIMO技術：

　　通過在相同頻率資源內(nèi)復用基本層（采用發(fā)射分集）和增強層（采用多流MIMO），實現(xiàn)多QoS的MBMS業(yè)務。即信道質(zhì)量好的用戶和高端終端接收基本層和增強層，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。