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陈久品;移动通信论文

1、我国移动通信发展的形势大好
我国移动通信目前仍以极高的速度在发展,这是有目共睹的。到2001年9月,我国电话用户从2000年9月的2亿户到目前已突破3亿户,即在1年之内增加用户1亿户。发展速度世界罕见。其中移动电话用户中国移动全球通用户为9580.2万用户,联通移动用户为3490万户,共计超过1.3亿户,普及率为10%,居世界第一位。据预测,到十五末期,我国电话用户将超过5亿户,普及率将达到40%。其中固定电话为2.4~2.8亿户,占世界总数的1/5,居世界第一位。移动电话为2.6~2.9亿户,占世界电话用户1/4,居世界第一。移动通信用户数将超过固定用户数。届时,固定电话的用户普及率为18%,而移动通信的用户普及率为21%。中国将是名副其实的通信大国。
从中国移动通信终端市场的发展来看,据有关专家分析,今后3~5年将继续保持两位数的增长,到2005年,移动终端的销售额可达到1200亿元,这是一个巨大的市场。2000年全球10%的手机是在中国制造的。移动市场对中国GDP所贡献的产值,到2005年将达到6000亿元,在全国GDP中占6%~8%。中国移动通信市场包括三部分,即运营服务收入,手机终端销售的产值及运营商网络建设的投资。
国家决定,我国CDMA移动通信网络由联通负责建设和经营。它将达到5000亿元的整体市场规模。在十五期间联通投入CDMA项目的资金达1000亿元。国家计委决定,19家企业获得了生产CDMA手机的资格,它们是:波导、科健、中兴、首信、TCL、海尔、东方通信、康佳、南方高科、中电通信、大唐、贵州振华、浪潮、海信、大连大显、南京普天、天津电话设备厂、厦华以及摩托罗拉中国公司。按照联通的规划,5年后CDMA手机用户将达4000万左右。
以上简单的统计数字表明,我国移动通信的发展远远超出了人们的预料,但应该看到,世界先进国家的移动用户数占人口总数的20%~65%之间,而对于我们13亿人口的大国来说,现在只占10%。因此,无庸置疑,在今后10年内,随着国民经济的发展和人们生活水平的提高,我国移动通信仍将高速发展,形势大好。
2、我国移动通信的发展面临的机遇与挑战
在这样的大好形势下,我国移动通信的发展面临巨大的机遇和严峻的挑战。我国加入WTO后,电信市场的进一步开放,国外运营商的进入和产品低关税的涌入,将在我国移动通信市场形成更加激烈的竞争局面。当然,同时也会有大量国外资金、技术和人才的流入,对我国移动通信产业也会带来促进作用。审时度势,我们只能采取正确的措施和策略迎接进入WTO的机遇与挑战。总地看来,我们应在以下三个方面认真对待。
第一,对于在我国目前也广为应用的2G和正在兴起的2.5G的发展,应统筹兼顾,合理布局,大力促进其推广应用,进一步扩大和占领现有的移动通信市场。
第二,WTO和3G同时到来,我们只能顺应时代的潮流, 兴利除弊,以积极的态度迎接WTO和3G的到来。
第三,建立我国移动通信产业(即制造业),仍然是发展我国移动通信带有根本性和战略的任务。及时开展关于未来新一代移动通信(或4G)的研究是我们面临的新的机遇,切不可轻易放过。
下面,对上述三方面的问题再作进一步的讨论。
3、统筹兼顾,合理布局,大力促进移动通信的推广应用
我国目前正处在2G的发展阶段,已有1.3亿用户,占世界第一位。但对于13亿人口的大国,仍有巨大的发展空间。中国移动主要发展GSM系统,现在已有9000万用户,很快将超过1亿用户。继续发展GSM无疑是满足市场需求的有利方针。对于中国联通,正在快马加鞭建设和发展CDMA网络,2001年将达到1550万用户容量。可以预期,今后10年它将以更高的速度发展。对于我们这样一个发展中的大国,建设CDMA网有利于解决频率资源紧张、基本建设投资巨大和用户承受能力相对较弱等实际问题。我们2G发展的一个可能的格局是GSM与CDMA IS-95平分秋色,同步发展,这对于各方面来说,都是有利的。
2.5G的发展正方兴未艾。中国移动GPRS网络的建设目前已覆盖16个省、直辖市、自治区,在25个城市投入试商用,容量达到40万户。面临3G能为人们提供高达2Mbit/s的数据率和传送多媒体信息的挑战,人们致力于使2G采用一些改进技术以达到提高数据速率的目的。从而产生HSCSD、GPRS和EDGE等一系列GSM的演进技术,采用信包(分组)通信技术,可提供E-mail、ftp、电子商务等服务。目前运营商推出2.5G也是出于可以尽快满足市场对移动数据服务的需求。同时也为向3G过渡做了技术上的准备。目前已有爱立信、西门子等国外产品在中国市场推出数款GPRS手机。厦新公司也推出一款GPRS手机–A8698。另外,诺基亚、摩托罗拉等也纷纷出台自己的GPRS产品。但不必讳言,一个窄带系统用来传送宽带业务,即传送高速数据和多媒体业务,是力不从心的,是要付出一定代价的。在已推出GPRS手机的地区已出现了上网速度慢和影响电话通话的情况就是证明。因此,虽然2.5G有一定发展空间和时间,但终究是一种过渡技术,当人们需要在移动中大量传送高速数据和多媒体信息时,他们将很可能会选择具有宽带特性的3G系统。
总之,对国家来讲,无论是继续扩大2G的应用和发展2.5G,都需统筹兼顾,合理布局,以避免顾此失彼,才能真正促进我国移动通信的推广应用。
4、兴利除弊,迎接进入WTO及3G的到来
我国加入WTO,这对于我国进一步开放、发展经济将起到积极的推动作用。对于电信业,特别是移动通信的运营业和制造业无疑是机遇与挑战并存,有利有弊,利大于弊。所谓机遇与挑战并存,指的是我国面临国内外更为激烈的竞争。如果采取正确的措施和策略,我们将在竞争中取胜,求得更大的发展。所谓有利有弊,是指如果在竞争中有所失误,则将严重影响我国运营业和制造业的发展。所谓利大于弊,指的是无论如何,国外资金、技术、产品、人才和管理经验的大量流入,为我国移动通信进一步的发展提供了一些有利的条件,总体上说,我们将赢得这场竞争。
同样3G从CCIR提出到今天已15年了。经过人们长期的研究开发和技术标准之争,应该是初见分晓的时候了。世界上各国对3G发展的必要性的共识也是不容质疑的。现在的问题是3G付诸实际商用是否能达到人们预期的性能上、技术上和经济上的目的和要求。我国对3G的发展应该说起步并不太晚,但决心不大,投资强度不大,动作力度也不大。在国家863计划和九五计划中均有所安排,也有了喜人的成果并提出了TD-SCDMA标准,但与国际上各大国相比,差距较大也是不能否认的。因而,大力发展3G,仍然是我国发展移动通信极为重要的战略决策,其出发点主要是:
(1)大力发展3G是建立我国移动通信产业和占领未来国内移动通信市场一次难得的机遇。
(2)应把发展3G与发展2G结合起来一同加以考虑,使二者既能满足当前国内市场的需求又能适应未来的发展。
(3)容量和频谱利用率的问题是发展移动通信的根本性问题。应尽量采用先进的频谱利用率的系统。3G的基本技术是宽带CDMA技术,因而是有很大优势的。
(4)我国未来2G的发展可能是GSM与CDMA IS-95平分秋色,因而对于3G的三种主流技术:WCDMA 、cdma2000及TD-SCDMA均应发展。
(5)我国发展3G应与建立生产制造业结合起来,并尽可能地注入自己的知识产权。同时,国家要加大投入,使移动通信真正成为国家的经济增长点和支柱产业。
5、发展未来新一代移动通信(4G),建立我国移动通信产业
3G尚未商用,为什么人们已开始关注发展4G呢?应该说,这种关注不是没有道理的。一代技术的发展,要经历提出、研究、实验、形成标准、批量生产直至最后到客户手里,大概需要10年左右的时间。1G、2G、3G的发展都是如此。估计4G的发展没有10年时间是不行的。中国3G的应用估计可能要到2005年左右。到了2010年左右4G可能登上世界历史舞台。一般认为,新一代的产品无论在技术上和应用上都应比老一代的产品有革命性的变革。因而4G要比3G有明显的进展。目前对 4G虽然尚无明确的定义和规范,但应具备以下一些基本特点:
(1)4G应比3G数据传输速率高一个数量级,达到20Mbit/s~150Gbit/s。
(2)主要采用更宽的频带,即以广带(Broad band)为基础的技术。
(3) 应具有自适应系统分配和适应变化的业务流和信道条件,有很强的自组织性和灵活性。
(4) 能综合多种网络结构,如固定、移动、广播网络,并能加以控制。
(5) 能满足不同用户不同业务和码率的要求。
我国应尽早安排和起动4G的研发。出发点主要是赶上世界技术和市场发展的进程。我们可以充分利用今后10年时间,大力开发4G技术和产品,尽量注入我们自己的知识产权,同时建立自己的民族工业。争取在2010年我国有自己生产的4G产品占领国内市场,并能进入国际市场参与竞争。我国发展2G和3G都错过了机遇。发展4G是建立我国民族移动通信产业的新的机遇,我们不能再丢失了。
移动通信产业每年大约有1万亿资金的运作,是我国国民经济中重要的支柱产业和新的增长点。笔者对一些问题的看法只是为了提供讨论。衷心希望各界人士关注我国移动通信的发展

陈久品;TD-LTE的研讨

TD-LTE下行采用了OFDM技术,当信号带宽小于信道的相关带宽时,信号通过信道后各频率分量变化一致,经历平坦衰落,OFDM在频域内将给定信道分成多个窄的正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,且各子载波并行传输。OFDM还可以在不同的子信道上自适应地分配传输负荷,对抗频率选择性衰落或窄带干扰。由于各个子信道的峰值正好位于其他子载波的频谱零点处,来自其他子信道的干扰为零以及载波相互正交,于是它们的频谱是相互重叠的,这样不但减小了子载波间的相互干扰,动态信道分配,也提高了频谱利用率。TD-LTE上行考虑手持终端的耗电问题,采用SC-FDMA技术,使用多个不同的正交子载波,这些子载波在传输中以串行方式进行,在传输过程中才降低了信号波形幅度大的波动,避免带外辐射,降低了PAPR(峰均比)。
 (2)MIMO技术
  MIMO在发射端和接收端分别使用多个发射天线及接收天线,信号通过发射端和接收端的多个天线传送及接收,提供不同的传输能力以及空间复用的增益。同时,多天线的波束赋型能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。LTE的基本MIMO技术下行为2×2、上行为1×2天线阵列。
 (3)扁平化网络结构
  为了简化网络和减小延迟,实现低时延、低复杂度和低成本的要求,根据网络结构“扁平化”、“分散化”的发展趋势,改变传统的3GPP接入网UTRAN的Node B和RNC两层结构,将上层ARQ、无线资源控制和小区无线资源管理功能在Node B完成,形成“扁平”的E-UTRAN结构,接入网由演进型Node B(eNB)和接入网关(aGW)构成;LTE的eNB除了具有原来Node B的功能外,还承担原来RNC的大部分功能,包括物理层(包括HARQ)、MAC层(包括ARQ)、RRC、调度、无线接入许可、无线承载控制、接入移动性管理和inter-cell RRM等。
E-UTRAN结构示意图如图1所示:
  (4)无线资源管理
  下行放弃采用宏分集技术;采用小区干扰抑制技术提高边缘数据率和系统容量;考虑系统内切换和不同频率、不同系统之间的切换。
  4 TD-LTE引入策略
  随着TD-LTE产业化的发展,TD-LTE网络的部署越来越近,对于已有2G和TD-SCDMA的中国移动来说,如何保护已有投资,顺应市场需求,有计划、有步骤地引入LTE网络是需要考虑的关键问题。
  根据LTE产业化进程时间表,2010年下半年开始策划规模实验,2012年实现规模商用,目前中国移动已经过四期的TD网络建设,TD网络在LTE规模商用时已经达成一定的规模,因此LTE网络必然是在TD-SCDMA网络上演进而来。从标准演进路线来看,有以下两条途径:
  途径一:TD-SCDMA网络直接演进为LTE网络;
  途径二:目前的TD网络演进到HSPA+后直接升级到LTE。
  而在实际的标准实现路径来看,途径一的标准制定比较顺利,厂家的支持程度较好,但是由于LTE在物理层及网络结构方面都有较大的更改,演进不够平滑,对于原来3G网络的投资保护性差;途径二由于实际上HSPA+的标准制定以及产业化程度落后于LTE,HSPA+是否引入存在不确定性,该途径基本上不可能实现。因此,虽然LTE的引入对于原有TD网络的利用性较差,但是目前LTE的引入只考虑从TD网络直接演进为LTE网络。
  在2G/3G长期并存的状态下,LTE的网络定位主要是高速率数据业务的补充:2G/3G网络主要支持语音业务及低速数据业务;TD-LTE网络保证海量的数据传输作为数据业务的重要补充手段。在这样的网络定位下,LTE网络建设各阶段的引入策略如下:
  (1)网络建设初期
  在数据热点区域建设LTE网络有两种建设方式:方式一为直接更换原有TD网络设备,2G与LTE网络覆盖;方式二为重新叠加一个LTE网络。这两种方式LTE作为2G或者2G/3G业务的补充覆盖,起到分流的作用;同时,对于室内等有高速率数据要求的区域进行LTE的重点覆盖,解决高速率数据业务的需求。
  (2)网络建设中期
  逐步推进LTE网络建设,在数据热点及部分有需求的城区进行LTE建设,为城市区域提供LTE网络,解决高速率数据业务需求,或者为LTE与2G共存,或者为LTE与2G/3G共存,其共存的区域针对不同的业务需求混合组网,重叠覆盖。
  (3)网络建设后期
  根据数据业务的发展情况,有重点、有步骤地逐步扩大LTE网络的覆盖。在数据热点区域,LTE单独组网;在其他区域,3G网络对话音业务及低速数据业务提供支持,高速数据业务有LTE网络承载。
  5 结束语
  作为准4G技术,TD-LTE以高速率大容量的数据传输为重要目的,关键技术和网络结构都有较大的改变。在与2G/3G将在一定时期内长期共存的情况下,针对不同的定位和业务需求混合组网是较为合理的策略,有利于用LTE补充2G/3G网络在高速率数据业务上的不足。随着标准制定进程和产业成熟度的发展,以及TD网络的进一步成熟,LTE网络的实际引入策略上可以进一步细化。