1.1移动通信系统发展与演进

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LTE(Long Term Evolution)是继第三代移动通信之后国际上主流的新一代移动通信标准，TD-LTE是时分双工（TDD, Time Division Duplex)模式的LTE 系统，是TD-SCDMA的后续演进技术与标准。LTE是在3GPP (3rd Generation Partnership Project)组织中作为第三代移动通信的长期演进技术进行可行性研究和标准化的，LTE及其增强版本LTE-Advanced的研究和标准化受到了全球运营商和设备商最为广泛的支持和参与。LTE系统以正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和多输入多输出（MIMO，Multiple Input Multiple Output)技术为基础，并在移动通信系统中全面釆用和优化分组数据传输。

本书是对TD-LTE标准及技术的全面介绍，包括针对TD-LTE特有技术的详细探讨和论述，也包括作为完整LTE系统技术与标准的全面分析和介绍。第1章主要介绍TD-LTE发展的相关背景知识，并初步建立LTE技术与标准的基本概念和认识。本章内容编写基本目标的考虑，对于业内管理和非研发类人员是要提供一个可读的普及版本，而对于业内研发类技术人员则是姜提供一个了解行业背景和理解基本概念的参考。

1.1 移动通信系统发展与演进

移动通信和互联网技术是20世纪末促进人类社会飞速发展的最重要的技术，给人们的生活方式、工作方式和政治、经济带来了巨大的影响。移动通信在30年的时间里得到了迅猛的发展，特别是进入到20世纪90年代以后，地面蜂窝移动通信以异乎寻常的速度得到了大规模的普及应用，成为包括发达国家和发展中国家在内的全球2/3以上人口所使用的真正的公众移动通信系统。移动通信以其通信终端的移动性为最基本的特征，从移动通信技术的发展 历程来看；对移动通信系统动态特性的追求和满足是最重要的技术发展方向和研究线索。移 动通信的动态特性主要包括3个方面：（1）信道的动态性，移动通信信道具有开放、复杂和时变的特点；（2）用户的动态性，移动通信用户具有移动的特性；（3）业务的动态性，移动通信系统提供各种业务类型并可动态选择。

结合移动通信的动态特性和应用需求，我们可以把现代移动通信系统在设计中通常所需考 虑的重要特性归纳如下：（1）无线频率资源的有限性，即无线频率是稀缺性的资源；（2）移动通信信道的复杂和时变的特性；（3）系统中所有用户独立地共享信道资源，这也是由无线信道的开放性所决定的；（4）用户终端的移动性，用户可以处于移动、游牧或者固定状态；（5）用户激活的随机性，业务数据可以在任何时间、位置进行通信；（6）用户数据的突发性，用户业务数据的激活期远小于静默期；（7）用户终端类型的多样性及不同系统的互联互通特性。随着通信事业的不断发展，在现代移动通信系统中，这些特点越来越明显、越来越普遍。

蜂窝概念的引入是解决移动通信容量和覆盖问题的一个重大突破。蜂窝系统的提出与实现，使得移动通信技术能够真正为广大公众提供服务。当然，蜂窝系统带来的好处是以复杂的网络及无线资源管理技术为代价的。这一点也是现代移动通信系统的另一个重要的特点。自从1968年贝尔实验室提出蜂窝移动通信系统的概念以来，移动通信已经经历了三代系统的演变[4][5][6]，正在向着第四代系统迈进[7_9]。

第一代移动通信系统是模拟蜂窝系统，釆用频分多址（FDMA，Frequency Devision Multiple Access）技术。典型的第一代系统有北美的高级移动电话系统（AMPS，Advanced Mobile Phone System)、英国的全接入通信系统（TACS, Total Access Communications System) 等。第一代系统在20世纪80年代初实现了蜂窝网的商业化，是移动通信发展历史上重要的里程碑。模拟蜂窝系统的缺点是容量小，业务种类单一（不能提供非话音业务），传输质量不高，保密性差，制式不统一，且设备难以小型化。第一代系统已经逐渐被第二代系统所取代。

第二代移动通信系统是窄带数字蜂窝系统，釆用时分多址（TDMA，Time Devision Multiple Access）或码分多址（CDMA，Code Devision Multiple Access）技术。典型的系统有欧洲的GSM（采用TDMA技术，90年代初期商用）系统、北美的IS-95 (采用CDMA技术, 90年代中期商用）系统等。第二代移动通信系统在容量和性能上都比第一代系统有了很大的提高，不仅可以提供话音业务，还可以提供低速数据业务。第二代系统使移动通信得到了广泛的应用和普及，取得了商业上的巨大成功。第二代系统的技术和性能还在不断地演进和提高，以提供更高速率的电路和分组数据业务。但是，由于第二代系统主要技术的固有局限，系统容量和所能提供的通信业务服务难以满足个人通信应用高速增长的需求。市场的需求和技术的进步，使得移动通信系统又在向第三代系统发展。

国际电信联盟（ITU)在2000年5月召开的全球无线电大会（WRC-2000）上正式批准了第二代移动通柄系统（IMT-2000，International Mobile Telecommunication 2000）的无线 接口技术规范建议（IMT-RSCP），此规范建议了以下5种技术标准。

-两种TDMA 技术：SC-TDMA (美国的UMC-136)和 MC-TDMA （欧洲的EP-DECT）；3 种CDJVIA 技术：MC-CDMA (即 cdma2000)，DS-CDMA (即WCDMA)和CDMA TDD (包括TD-SCDMA 和UTRA TDD)。

最终只有3种CDMA技术实际成为第三代移动通信系统的基础。这3种CDMA技术分别受到两个国际标准化组织----3GPP[12] (3rd Generation Partnership Project)和3GPP2[13]的支持：3GPP负责DS-CDMA和CDMA TDD的标准化工作，分别称为3GPP FDD (频分双工，Frequency Division Duplex)和3GPP TDD (时分双工，Time Division Duplex) ；3GPP2 负责MC-CDMA,即Cdma2000的标准化工作。由此，形成了世界公认的第三代移动通信的3个国 际标准及其商用的系统，即WCDMA、TD-SCDMA和cdma2000。在中国，这3个标准的系统分别由中国移动（TD-SCDMA)、中国电信（cdma2000)和中国联通（WCDMA）建设和运营。

1998年信息产业部电信科学技术研究院（大唐电信科技产业集团）在原邮电部的领导和支持下，代表我国向国际电联提出了第三代移动通信TD-SCDMA (Time Division Duplex-Synchronous CDMA)标准建议。1999年11月在芬兰赫尔辛基举行的国际电联 (ITU-R)会议上，TD-SCDMA标准提案被写入第三代移动通信无线接口技术规范的建议中。

2000年5月，世界无线电行政大会正式批淮接纳TD-SCDMA为第三代移动通信国际标准之一。这是我国第一次向国际上完整地提出自己的电信技术标准建议，是我国电信技术的重大突破。1999~2001年，在3GPP组织内开展了大量的技术融介和具体的规范制定工作。通过近两年国内外企业和机构的紧密合作，2001年3月，TD-SCDMA成为3GPP R4的一个重要组成部分，形成了完整的TD-SCDMA第三代移动通信国际标准。

以CDMA技术为特点的第二代移动通信系统的迅猛发展为客户提供了较为丰窗的数椐业务体验，并且随着通信技术的发展，其增强型版本HSDPA和HSUPA在3GPP完成了其标准化工作，而HDR在3GPP2完成了其标准化工作，进而能够为用户提供更为高速的下行和上行数据业务传输能力。但是，为用户提供更大带宽、更高数据率的通信服务，是社会经济与市场发展的需求，移动通信与宽带无线接入技术也在不断地发展和融合，即宽带接入移动化和移动通信宽带化。移动WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access)技术首先得到了迅速的发展。

为了应对WiMAX标准的市场竞争，确保今后更长时间内的竞争力，3GPP于2005年3月正式启动了空口技术的长期演进(LTE，LongTerm Evolution）项目，3GPP2 也启动了类似的超移动宽带（UMB，Ultra Mobile Broadband)项目。

LTE项目的目标是以OFDM和MIMO为主要技术基础，开发出满足更低传输时延、提 供更高用户传输速率、增加容量和覆盖、减少运营费用、优化网络架构、釆用更大载波带宽，并优化分组数据域传输的移动通信标准[12]。由于采用了全新的技术，LTE及其增强版本LTE-Advanced实际上可以被认为已经不属于3G标准，而是新一代移动通信即4G标准。TD-LTE是TDD模式的LTE系统，是TD-SCDMA的后续演进技术与标准。

2005年10月在赫尔辛基举行的WP8F第17次会议上，ITU-R WP8F正式将System Beyond IMT-2000命名为IMT-Advanced。2008年2月，ITU-R WP5D完成了IMT-Advanced需求定义，发出了征集IMT-Advanced候选技术提案的通函。2009年10月，WP5D完成了候选技术提案的征集提交，并开始了后续评估和标准融合开发工作。中国提交了3GPPLTE-Advanced技术的TDD部分，即TD-LTE-Advanced技术。ITU计划于2010年10月在中国举行的WP5D第9次会议上最终确定IMT-Advanced全球标准。

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