LTE发展历史简介

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TACS制式，即频段为890～915MHz与935～960MHz。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（GroupSpecialMobile）.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月棕榈泉的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LTE、WiMAX及其后续演进技术LTE—Advanced和802.16m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LTE、WiMAX（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LTE-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，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、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-LTE是TDD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-LTE是OFDM技术，不能对接。LTE将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：(1)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/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1.4～20MHz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