4G基础知识汇总

4G基础知识1、什么是LTE？它是4G吗？答：LTE是LongTermEvolution（长期演进）的缩写。3GPP标准化组织最初制定LTE标准时，定位为3G技术的演进升级。后来LTE技术的发展远远超出了最初的预期，无论是系统架构还是传输技术，相对原来的3G系统均有较大的革新。严格来说，LTE基础版本Release8/9仅属于3G增强范畴，也称为3.9G；按照国际电联的定义，LTE后续演进版本Release10/11（即LTE—Advanced）才是真正意义的4G。但从市场推广的角度说，目前全球运营商已普遍将LTE各种版本通称为“4G”。在本丛书中，按照国际通用说法，将TD—LTE称为4G。2、LTE标准是哪个组织制定的，目前有几个版本？答：LTE标准由国际标准化组织3GPP（thirdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴计划）制定，包括TD—LTE和LTEFDD两种制式。标准的形成得到了全球主流网络运营商、系统设备商、终端厂商、芯片厂商的共同参与支持。截止2013年5月，3GPP已发布4个稳定的LTE版本，包括基础版本（Release8/9，即3.9G）与增强版本（Release10/11，即4G），并正在制定第5个版本Release12。TD—LTE标准从2004年底开始制定，版本发布基本与LTEFDD保持同步。目前，中国移动在全国16城市建设的TD—LTE扩大规模试验网络以及所采购的终端均基于R9协议版本。3、什么是TD—LTE？答：根据频率使用方式（双工方式）不同，LTE可分为LTETDD和LTEFDD两种，其中LTETDD又被称为TD—LTE。TD—LTE由中国企业主导并被全球广泛认可。TD—LTE是TD—SCDMA的后续演进技术，可大幅提升上网速率，增强用户的数据业务体验。4、TD—LTE是如何产生的？答：LTE标准中原先除了FDD帧结构外，还同时存在着两种TDD帧结构，即LTETDDType1和Type2，分别支持WCDMA/TDD和TD—SCDMA的后续演进。2007年下半年，随着标准化和产业化工作的进展，中国通信产业界意识到，LTETDDType1和Type2两种帧结构共存的局面，不仅对于标准的推进还是未来产业的发展都是不利的，会分散产业资源和力量，不利于形成规模效应。LTETDDType2虽然能与TD—SCDMA系统完美共存，但是系统设计的资源利用效率有待提升、与FDD帧结构差异较大、不利于双模系统和终端的实现，按照这个方向演进，有可能会延续TD—SCDMA封闭发展的道路。于是，中国移动等公司大胆提出设想，能否以现存的LTETDDType2帧结构为基础，将两种TDD帧结构融合为一种新的帧结构，进而形成一种融合的LTETDD标准？这个大胆的想法在国内引起了热烈讨论，很多人认为这是不太可能实现的。经过反复权衡，统一帧结构对实现中国引领TDD全球产业化发展的巨大作用使中国通信产业界下定决心，开始有计划、有步骤地开展融合工作。如果成功实现以Type2TDD帧结构为基础的LTETDD统一帧结构，中国通信产业界将能够在TD—SCDMA的基础上再进一步，第一次实现部分主导统一的主流全球通信标准。与此同时，移动通信产业的大环境也有利于TDD帧结构融合的实现。当时，WiMAX与LTE的竞争正处于白热化阶段，通过TDD帧结构融合减少LTE标准选项有利于提高LTE技术的竞争力，对于3GPP阵营来说“从根本上是有利的”。如果能够通过融合打造一个统一的LTETDD标准，对于未来LTE的产业化发展将会起到极其重要的作用。而一个得到中国强有力支持的LTETDD也将成为与以TDD模式为主的WiMAX竞争的利器，很可能促使当时准备部署或已经部署WiMAX的运营商转向具有更大潜在规模优势、产业链更健壮的LTETDD。WiMAX阵营也意识到了这一点，进一步加大了对中国的攻势，希望中国能以WiMAX作为后3G时代TDD技术的演进选择。然后让WiMAX阵营没有想到的是，对中国的大力游说，反而促使了原本并不十分关注TDD的欧美运营商支持LTE中TDD帧结构的融合。2007年底，通过中国通信产业界以及全球各方支持力量的共同努力，在3GPP中通过了TDD帧结构融合方案，即使用与FDD相同的10ms无线帧（radioframe）和1ms的子帧（subframe）结构，保留了原来TDDType2和三个特殊时隙：DwPTS/GP/UpPTS，并将其总长度改为1ms，称为特殊子帧（specialsubframe）。通过特殊子帧，可以实现和TD—SCDMA等TDD系统的邻频共存。融合后的帧结构称为LTEType2，而FDD帧结构称为LTEType1。至此，LTETDD被正式确定为TD—SCDMA后续演进技术，并被命名为TD—LTE。两种TDD帧结构的融合对于LTE的发展是一个巨大的转折点，它显示了中国在LTE标准制定中开始逐渐引领产业的发展方向。而帧结构的融合，也使得我国LTE产业发展的策略变得清晰起来。之前国内产业界对整个后3G的策略还存在不少困惑，对于到底应该走哪条路，存在各种声音。当最终“以我为主”的帧结构融合完成后，后3G的发展路线不再存在大的争议。随着中国通信产业的全力推动，TD—LTE的产业化发展得到了国际上众多主流公司的认同与支持，使得这一技术真正成为了国际化的主流技术，使得TD—LTE在与WiMAX的竞争中脱颖而出，为之后LTE一统全球产业链奠定了坚实的基础。5、TD—LTE的设计目标是什么？答：TD—LTE的设计目标可以概括为三大特点：（1）“高速率”：更高的频率带宽和更先进的技术，提供真正的移动宽带业务。TD—LTE系统设计要求20MHz带宽内实现下行峰值速率超过100Mbps，上行峰值速率超过50Mbps。（2）“低时延”：大幅降低接入时延和端到端业务时延，以支持实时交互类业务。TD—LTE系统要求其业务传输的单向时延低于5ms，接入时延低于50ms，从空闲状态到激活状态的迁移时间小于100ms。（3）“永远在线”：用户注册后，核心网一直保持连接，用户感觉“永远在线”，业务体验更好。6、TD—LTE与TD—SCDMA是否有关系，优势在哪里？答：TD—SCDMA是3G技术，而TD—LTE是4G技术。TD—LTE是TD—SCDMA的后续演进技术，它对TD—SCDMA的关键技术（如：智能天线、时隙结构设计等）进行了继承、优化和提升，提高频谱使用效率，可带来较TD—SCDMA更高的用户速率、更低的传输时延、更丰富的业务种类。与TD—SCDMA相比，TD—LTE更加开放和国际化，它由中国企业主导、全球通信产业界共同制定，是真正意义上的国际标准。除了中国移动外，很多国外运营商，包括日本软银、印度Bharti、俄罗斯MTS、美国Clearwire，都在积极规划部署TD—LTE。7、TD—LTE与LTEFDD的主要区别于优缺点？答：TD—LTE和LTEFDD是LTE的两种模式。通常，LTEFDD使用成对的频率资源，TD—LTE使用不成对的频率资源；二者使用相同的核心网。总体来看，TD—LTE与LTEFDD性能相当，各有特点，适用于不同的业务发展需要。（1）TD—LTE与LTEFDD性能基本相当。a.峰值速率：20MHz频谱资源情况下，使用category4终端，TD—LTE的上下行用户峰值速率为20Mbps/80Mbps（时隙配比2：2，特殊时隙配比10：2：2），而LTEFDD上下行用户峰值速率为25Mbps/75Mbps而（上下行各10MHz）。b.平均频谱效率：在均为2天线配置下，两者平均频谱效率相当；在TD—LTE采用智能天线时，平均频谱效率更高，但实现复杂度较LTEFDD高。c.时延：LTEFDD得益于在时间上的连续发送，其业务时延较TD—LTE略短。（2）TD—LTE更适合不对称的互联网业务，而FDD更适合对称的语音、视频通话类业务。（3）TD—LTE频率利用更灵活。LTEFDD必须使用成对的频率，如下行和上行各10MHz，而TD—LTE则可灵活使用不成对的频率进行部署，如一个20MHz的频率。目前，TD—LTE已形成全球发展的产业格局，在全球市场规模、商用终端类型及款数等方面，TD—LTE与LTEFDD仍有一定差距，整体进展略滞后于FDD。8、TD—LTE与WCDMA、CDMA2000有什么区别，优势在哪里？答：从技术阶段来看，TD—LTE属于4G技术，而WCDMA和CDMA2000均属于3G技术。双工方式来看，TD—LTE属于时分双工（TDD，TimeDivisionDuplexing）技术，而WCDMA和CDMA2000为频分双工（FDD，FrequencyDivisionDuplexing）技术。从系统设计来看，TD—LTE与WCDMA、CDMA2000在关键技术、网络架构和系统带宽等方面均有很大差别。相比WCDMA、CDMA2000，TD—LTE在数据传输速率、业务时延等用户体验方面都有质的飞跃，具体如下：（1）TD—LTE“修了更好的路”。TD—LTE采用了更先进高效的传输技术，如正交频分复用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）；而WCDMA、CDMA2000采用的是码分多址（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）。（2）TD—LTE减少了“红绿灯”等待。TD—LTE采用了比3G更加简单、扁平的网络架构，降低了时延和系统复杂度。（3）TD—LTE修了“高架桥”。TD—LTE系统支持先进的多天线收发技术（MIMO，Multiple-InputMultiple-Output），可以同时传输多路数据。3G系统设计之初不支持MIMO，虽然在后续的演进中引入了MIMO技术，但是TD—LTE的演进技术支持更多路数据同时传输。（4）TD—LTE修了更宽的“路”。TD—LTE系统支持可变带宽，最高可达20MHz；而WCDMA、CDMA2000的系统带宽分别为固定的5MHz和1.25MHz。（5）TD—LTE可调整双向“车道”的比例。TD—LTE系统通过灵活的时隙配比可以满足不同业务和场景上下行传输量不对称的需求。9、TD—LTE与WLAN的主要技术区别是什么，各适用于什么样的用户需求？答：TD—LTE是一种移动通信技术，而WLAN是一种无线局域网技术，两者的设计理念不同，应用的场合也不同。任何个人或组织（包括运营商）都可以搭建简单的、覆盖范围局限的WLAN网络，而考虑到基础业务支持、业务质量保障、用户移动性、无缝覆盖、漫游等需求，TD—LTE网络需要由运营商承建。TD—LTE与WLAN在技术上主要存在如下区别：（1）使用的频率资源不同：TD—LTE需要部署在授权许可的专用频率资源上。WLAN工作在免许可共享频段，与蓝牙、Zigbee等系统使用频率资源相同，容易受到其它系统的干扰。（2）覆盖及移动性支持能力不同：TD—LTE具备连续覆盖能力，通过切换、小区重选等比较完备的移动性管理流程，能给用户提供无缝的业务体验。WLAN在设计目标是热点覆盖，不支持切换等移动性管理流程，主要用于热点覆盖、支持静止或游牧类型用户。（3）资源调度方式不同：TD—LTE支持精细的资源调度颗粒度和灵活的调度策略，可以从时间和频率维度区分用户，能保证业务的服务质量（Qos）需求。WLAN采用用户间竞争抢占的机制来调度用户，某一时刻，资源为一个用户所独占，因此用户数较多的时候更易产生碰撞，资源利用效率较低；虽然WLAN引入了一些业务间Qos区分的机制，但不能完全保证业务的QoS。综上所述，TD—LTE适用于需要网络连续覆盖、QoS保障要求较高的用户，而WLAN适用于具有较高速率要求，但对于移动性、QoS要求不高的用户。10、从用户角度看，TD—LTE会带来了哪些好处？答：TD—LTE的好出可以归纳如下：（1）高速率，TD—LTE用户下载峰值速率可超过100Mbps，用户可获得更好的上网体验。（2）低时延，接入时延和端到端时延大幅降低，更好的支持实