4G能实现统一标准吗？

                             侯自强

    人们称IMT Advance为4G，尽管ITU从来没有这么说过！最近IMT Advance结束了方案征集工作，6个提案集中在两个方案上：LTE Advanced 和802.16m。与前几代不同、这次两个竞争方案基于同一技术-OFDMA，是技术殊途同归的表现。这就为实现融合提供了基础。此外，还有另外一个意义的融合，TDD与FDD的融合也是被关注的问题，IMT Advance作为4G技术，重点希望解决两个问题。主要问题是要提供更高的速率，即宽带接入的容量。要求在高速和低速移动时数据率分别达到100Mb/s和1Mb/s。解决方法一是提高频谱效率，再就是使用更宽频带，为此需要捆绑多个分散的频段。另外一个问题是解决工作频率高衰减大导致的覆盖差的问题。

   LTE Advance的主要技术进步将是：

    1、扩展工作带宽，达到100MHz。同时提供更高的平均和峰值数据速率。采用频带扩展方法提供自动适应频域链接和无线资源管理RRM，从而实现传输信道条件较好的匹配。
    2、发展MIMO进一步提高频谱效率

改进上行多址接入方案，以支持扩展带宽。从检查UL MIMO的性能出发研究OFDMA。 引入上行链路MIMO技术（4x4）进一步提高上行频谱效率。

     在LTE下行链路中潜在的提高性能增益的环节

        •多用户MIMO增强=更好地利用空间多用户的多样性
        •在TDD中采用基于奇异值分解的预编码=>在发射机中更

   精确地利用信道状态信息。
        •支持8个发射天线 ，实现8X8 MIMO
    3、研究协同多点传输和接收（协同MIMO），用于扩大高数

据速率覆盖区的面积，提高小区边缘吞吐量和/或增加系统吞吐

量。在相邻小区交汇区各基站协同工作，通过协同调度、波束成

形、联合处理等达到抑制干扰增强信号的目的。

 

    4、研究中继技术改善小区边缘的信号干扰比条件和性能，提高吞吐量，扩大高数据速率覆盖区。可以临时部署网络。

 

采用上述技术希望能够将上下行频谱利用效率提高50%。此外研究还包括家庭基站、自组织网络、增强的 MBMS业务和移动性的改进等。

   面向IMT Advanced 的需求，802.16m 也采用了类似的技术：

    1、支持多载频，以扩大工作带宽提高速率。发送给一个载频的一些Mac消息也可以适用于其他载频。这些载频可能具有不同的带宽，可能是非相连或属于不同的频段。信道可以是不同双工模式如：TDD、FDD或两者混合或者是广播载频。通过聚合提供高达100MHz的带宽。RF载频可以是完全配置也可以是部分配置。

 

    2、支持多用户MIMO以提高频谱效率

统一的单/多用户MIMO体系结构
多模式：下行：2x2, 4x2, 4x4, 8x4 ; 上行：1x2, 2x2, 2x4, 4x4
开环和闭环方案
统一的MIMO码书适用于相关和不相关信道
发射波束成形具有排序/模式自适应能力。
多小区MIMO技术

    3、多站协同，先进的干扰抑制

基站之间交换干扰知识，管理无线电资源，以使小区之间干扰最小。
分数频率复用：在小区内多重频率复用，以改善小区边缘容量和/或平均小区容量。例如：小区中心使用同一频率而边缘使用3此复用频率如图所示
干扰知识调度：根据干扰知识CQI矩阵分配的资源
上行功率控制：用户根据对相邻小区干扰调节上行发射功率
干扰随机化
发射波束成形：相邻小区用户方向形成零点以改善信干噪比

 

 

    4、多跳中继型体系结构：采用中继站一扩大覆盖范围。

 

    5、增强广播和多播业务

    6、 家庭基站Femto cell 和自组织

    对比前述LTE Advanced 和802.16m 两个方案采用的技术，不难发现这两者不仅基础方案都基于OFDMA，为满足IMT advanced 需求而采用的应对技术措施也基本是相同的。因此从技术方面看，这两个方案融合的可能性应该是很大的。目前的两个方案是分别从蜂窝移动通信和宽带无线接入两个方向演化而来，可以说是殊途同归。这次4G如果能够制订出统一标准，对于消费者而言无疑将是一个福音。

    关于FDD与TDD的融合问题，王建宙力推TDD-LTE与FDD-LTE两个标准融合成一个LTE标准，为此与诸多组织和企业进行了沟通。如果能够实现融合，则中移动在向LTE演进时，TD-SCDMA产业链的薄弱及技术弱势将有望被悄然抹平。本次提案，802.16m的方案包括FDD和TDD两种双工模式。TDD-LTE和FDD LTE 也是以统一的LTE方案提出的。这两种双工模式的硬件应该尽可能是一致的，对于手机而言只要更换软件就可以支持不同双工模式。本次中国提出TD-LTE-Advanced的方案的同时申明支持FDD LTE-Advanced。目前我国提出的TD-LTE Advanced 已经是LTE Advanced的TDD方案。其帧结构与802.16m TDD的帧结构不同，如果要与802.16m融合将还有一争。我国在发展TD-SCDMA中发展好积累的有关多天线，波束成形和干扰抑制的技术和专利将在LTE Advanced中发挥重要作用。

    IMT Advanced 是一个技术演进的计划，为提高速率主要的技术努力集中在两方一是提高频谱效率，二是增加工作带宽。目前各种移动通信系统在单信道理想情况下频谱效率已经接近山农极限，进一步提高的方法是采用MIMO技术通过空间分集将多径信号能量叠加起来提高信噪比、从而提高数据率。因此它的有效性取决于环境条件，在开阔地带没有多径存在，可能就没有这个效果。重要的是在一种应用场景下的平均速率，而不是极限状态下的峰值速率。因此其有效性尚待大规模商业应用检验。增加使用工作频带的能力受制于频率资源，目前可用的频段是2.3-3.6MHz范围内的一些频段我们可称之为高频段, 以及698-860MHZ的所谓的700MHz频段。目前已经开发中继技术扩大使用高频段时的覆盖范围。能否低成本有效解决问题也有待实践检验。而使用700MHz频段则需要解决与地面数字广播系统并存的相关问题。另外还有政策问题，在我国使用700MHz是2015年以后的事。