CDMA网络引入LTE策略探讨

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本文摘自《电信快报》2012年02期。【作者】 杜杨（1983~），男，硕士，主要从事无线信息网络的研发工作；

【机构】 广东省电信规划设计院有限公司；

【摘要】 CDMA(码分多址)网络具有容量大、覆盖范围广等优势,取得了良好的商用效果。LTE(长期演进)作为第三代移动通信的演进技术,具有更高的频谱效率和更宽的带宽。文章介绍LTE技术的特点及其在国内外的一些应用情况,结合CDMA运营商现有的网络部署情况,探讨LTE的应用前景,并给出一些建议。

0 引言

近年来，随着智能终端和数据卡普及率的提高，移动网络数据业务占比日益上升，尤其是近几年数据流量呈现爆炸式增长，致使各大基础网络运营商越来越感到流量的压力。现有CDMA(码分多址）网络运营商为了满足业务需求和提高自身竞争力，必将部署更高带宽的网络来适应发展的需要，LTE（长期演进）作为CDMA网络的后续演进技术，将助力运营商提升网络价值，提高用户感知度。早在2004年，3GPP（第三代合作伙伴计划）就提出了LTE技术，LTE具有更高效的频谱效率和更宽的带宽，可以提供上行50M bit/s和下行100M bit/s的传输速率。通过IP化的方式来承载所有业务，可以提供端到端的服务质量）保障。LTE相对现有3G网络而言，极大提高了小区容量，降低了网络延迟。LTE通过OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出〉技术，能达到更大的网络容量、更高的峰值速率和更广的网络覆盖。核心网实现全IP化、扁平化的网络架构，具有更高的灵活性。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等方面。

1 LTE技术特点

LTE作为准4G技术，可以提供100Mbit/s的下行速率和50Mbit/s的上行速率，分为FDD（频分双工）和TDD（时分双工）两种模式。FDD需要成对的频谱资源用于区分上下行链路，TDD则不需要成对的频谱，但是需要不同的时隙用于区分上下行链路。由于产业链、厂家支持等原因，目前FDD的产业化和标准化程度均领先于TDD模式，导致目前国际上支持FDD模式的运营商数量相对较多。TDD模式即TD-LTE(TD-SCDMA的长期演进）是由我国主导的一项标准，目前已被ITU（国际电信联盟）采纳为4G标准。

    LTE采用了全新的网络架构，采用的关键技术主要分为以下几类:a)物理层采用下行OFDM(正交频分复用)，上行SC-FDMA(单载波频分多址)技术，OFDM可以将高速的宽带频率选择性信道变成低速的并行平坦衰落子信道。通过这两种技术保证了上下行传输使用频谱资源的正交性，同时可以传输更多的数据。b)上行采用BPSK(3(相移相键控)、QPSK(四相移相键控)和16QAM(包含16种符号的正交幅度调制)技术，下行主要采用QPSK. 16QAM和64QAM编码调制技术，并结合Turbo码进行信道编码，极大地提高了系统的性能。c)运用MIMO技术。d)在帧结构方面，为满足数据传输对延迟的要求，通过规定两种不同的子帧长度来实现。
  1.1 LTE网络架构
    LTE的网络架构如图1所示，采用扁平化的架构，提出了一种全新的PS(分组交换)域网络架构。相对R99来说，减少了网元数量，在现有移动通信网络架构上减少了BTS ( U-站收发台)，接入网层面减少了RNC(无线网络控制器)，相对现有网络架构来说，LTE可以看成是一种全新的变革。接入网主要由eNB(演进型Node B)和aGW(接入网关)构成，eNB在Node B墓础上，同时完成RNC的一部分功能，eNB与eNB之间通过X2接口采用Mesh(网格网)方式进行互联。eNB与MME/SAE(移动性管理实体/系统架构演进)之间采用引接口进行连接，核心网采用SAE架构。

  1.2 FDD与TDD模式的比较
    FDD在两个不同的频段上进行数据收发，上下行频段之间需要设置保护频段，更能充分利用上下行的频谱资源，所以它在支持对称业务上更有优势。同时FDD还能获得比TDD更大的覆盖范围以及更小的频率保护带。TDD通过不同的时隙来区分发送和接收信道，需要协调4站与移动台之间的同步。
1.3 LTE频段的选择
    LTE技术没有固定的使用频段，可以部署于现有的2G和3G系统的频段，也可以选择更高的频段(如2.6 GHz) a随着电视信号由模拟向数字技术过渡，模拟电视业务使用的700 MHz频段将逐渐被释放出来，再加上小灵通的退网等。这段频率相对于目前3G网络使用的频段，穿透能力更强，传输范围更广，非常适合用于LTE技术。目前，国际一些顶级运营商(如Verizon)己率先在700 MHz频段上进行了LTE的试商用，取得了非常不错的效果。与此同时，法国、瑞典等国家己经决定或计划将700 MHz频段用于LTE网络。但是欧洲大多数国家的电视信号要到2012年左右才能完成模数转换进程，因此还需要一段时间700 MHz频段才可以用于移动业务。但是可以看出LTE凭借灵活的频段配置等特点，未来将会在更多的3GPP频谱上进行LTE网络部署。

2国内外应用情况
  2.1运营商方面
    目前，国内外的主流运营商都将LTE网络建设作为其下一代网络建设的重点，都在积极开展试验网和商用网络的建设。国际方面,2011年美国第一大运营商AT&T己经在亚特兰大、芝加哥、达拉斯、休斯顿及圣安东尼奥开通了LTE网络正式商用。韩国SK电讯也在首尔推出了LTE服务，开启了4G移动通信服务。通过LTE网络，用户使用智能终端可以体验大容量网络游戏或观看高消(HD)电影。继SK电讯后，LG Uplus和KT也将分别于2011年底推出LTE智能手机服务。2011年加拿大的Rogers通信也在多伦多、蒙特利尔和温哥华三个地区提供高达75 Mbit/s峰值下行速率，实际可达到12-25 Mbit/s下行速率的LTE网络服务。在终端方面，2011年下半年还将推出支持高达100 Mbit/s下行速率的LTE终端。与此同时，Rogers还在努力提升
LTE网络速率，目标是达到150 Mbit/s的下行速率。
    国内方面，中国移动正在积极推进TD-LTE产业链的完善，现阶段中国移动正在上海、深圳、广州、厦门等多个城市开展TD-LTE规模技术试验网的建设，TD-LTE被看作是TDD技术真正走向国际化的关键。由于全球主要通信厂商都加入了TD-LTE产业联盟，TD-LTE得到了广泛的国际支持。TD-LTE还吸引了众多海外运营商的关注，截至2011年三季度末，己有30多个国际运营商加入‘TD-LTE全球发展倡议”.建立了试验网，多家运营商启动商用网络建设。按照工信部的计划，2011年中国移动将会完成TD-LTE一阶段测试，系统侧接近FDD LTE商用初期水平。

2.2设备商方面
    中兴通讯也在积极进行LTE商用的努力，目前己经取得多个LTE商用和试验局合同，成为业界最具竞争力的LTE厂家之一。中兴通讯同时还非常关注CDMA向LTE的演进，积极参与提供解决方案。认为目前在后3G时代，DOB(数据增强版本B)虽然可以作为运营商的首选，但是最终肯定会向LTE进行演进。为了实现CDMA与LTE之间的互操作性，中兴通讯推出了多款多模产品。华为正在为日本软银(Softbank)部署全球最大的TD-LTE商用网络。由于采用了领先的技术和方案，建成后该网络下行峰值速率将达到100 Mbit/s，成为全日本最快的
移动宽带网络。

3  LTE引入策略
    目前，我国CDMA网络主要工作在800 MHz频段，采用CDMA 2000 IX和EVDO混合组网方式。FDD-LTE工作频段非常适合在800 MHz，而TDD模式工作在2 GHz左右，所以CDMA运营商应该优先考虑引进FDD-LTE o随着数据压力的不断增大，为了提高竞争力，运营商需要从3G网络演进的角度综合进行考虑，而FDD-LTE非常适合于CDMA运营商后续演进。为了保证CDMA能平稳地从3G网络演进到LTE网络，给出以下建议:

a)对LTE的各项关键技术与组网方案，通过搭建试验网进行深入分析和验证。b)积极参加3GPP,3GPP2等组织的活动，研究EVDO和LTE网络之间的互操作性以及EVD()与LTE在全业务网络中的定位。在业务方面，积极研究探讨LTE的业务引入问题，为LTE商用做好准备。c)在设备和终端方面，引导厂商共同开发出适合LTE的设备和终端。同时还需要考虑EVDO与LTE的共存问题.山于投资和业务的需要，二者必将长期共存。d)早期LTE站点相对较少，为了保证用户质量，设备需要支持LTE与EVDO之间进行互相切换。e)考虑频段使用问题，终端也需要丰富化，能提供单模、多模等多种终端。
    据统计，国外现有的几个主流CDMA网络运营商都将采用LTE作为其后续网络演进策略。目前，FDD-LTE终端己达到试商用水平，TD-LTE还有相当一段路需要走。FDD-LTE可以依靠比较成熟的技术标准和丰富的产业链，提供更加丰富的终端和更好的网络。笔者认为CDMA网络运营商采用FDD-LTE作为移动网络演进的目标和方向是比较适合的。相对WCDMA,TD-SCDMA来说，CDMA演进到LTE的难度比较大，建议初期以网络覆盖为主.慢慢进行网络质量和容量的提高。

4结束语
    2011年LTE技术发展迅速，包括运营商、设备商和芯片供应商等在内的产业链正在加快商用的步伐，中国移动、AT&T, Verizon等己经建成部分商用或试验网络。
    LTE拥有更高的频谱效率，更大的带宽，支持全IP的网络建构，能带给用户全新的感知效果。

CDMA运营商希望可以在现有分配给CDMA的频谱上进行L丁E的迁移.以便高效利用频谱资源，节省投资，获得较高的回报。但如何部署需要根据试验网和试商用情况进行实际分析。CDMA运营商应该把握好时机进行LTE建设。

参考文献

1 张智江，刘申健.CDMA2000 IX EV-DO网络技术[M]. At京:机械工业出版社，2008

2 Erik Dahlman. Stfan park wall,Johan SKold et al. 3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband Second Edition[M].北京:人民邮电出版社，2010

3 3GPP TR 25.913. Technical Specification Group Radio Access Network; Requirements for Evolved UTRA(EUTRA )and Evolved UTRAN (E-UTRAN) (Release 7)'[S].

4 Tse D,Viswanath P. Fundamentals of Wireless Communication[M]. Cambridge University Press.2005

5 胡乐明.CDMA运营商EV-DO与LTE共存发展的网络演进策略【J].电信科学.2010.20);1-4

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