四網協同和LTE關鍵技術

【摘要】隨著移動互聯網的快速發展，用戶對移動多媒體、各種APP應用、網絡游戲等業務的需求不斷攀升，移動數據流量增長迅猛。在這樣的背景下，中國移動公司在2012年提出了“四網協同”戰略，開啟GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四張網絡長期共存的局面。

【關鍵詞】四網協同；4G時代；TD-LTE；關鍵技術

Four network synergy and LTE key technology

Lu Zheng-wei

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】With the rapid development of mobile Internet， users of mobile multimedia， a variety of APP applications， online games and other business needs continue to rise， rapid growth in mobile data traffic. In this context， China Mobile in 2012 put forward the "four network collaboration" strategy， open GSM / TD-SCDMA / TD-LTE / WLAN four long-term coexistence of the situation.

【Key words】Four network synergy；4G era；TD-LTE；Key technology

1. 背景

隨著2013年12月，工業和信息化部向三家電信運營商發放了第四代移動通信TD-LTE牌照，標志著我國4G時代的到來。4G牌照的發放對電信運營商來說又提供了一個重新競爭的舞臺，中國移動如何扭轉在3G時代的掣肘，如何將LTE的優勢和四網協同戰略有機結合起來，最大限度發揮各種網絡的優勢，達到“1+1>2”的效果，成為擺在中國移動面前的首要問題。

2. 四網協同

2.1四網協同概述。

（1）四網協同是指在網絡建設中GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四張網絡協同規劃、協同建設、協同經營、協同維護和協同優化。“四網協同”戰略的提出，其根本出發點和基本思路是，通過協調2G/3G/4G/WLAN四張網絡的職責和分工，實現未來電信運營商在不同應用場景下，語音/數據業務的合理分工和優化配置，從而實現在確保語音收入的情況下，使未來電信運營商的數據業務能夠實現快速突破，并進而實現趕超。

（2）GSM主要承載語音、短信等基礎業務。

TD-SCDMA主要承載移動數據業務，并承載部分話音業務。

TD-LTE主要承載高速數據業務，并具備承載話音業務功能。

WLAN主要承載PC、手機及第三方WiFi終端的互聯網數據業務。

2.2四網協同建設思路。

（1）GSM網絡：持續高價值持入，保證網絡質量絕對領先，主要滿足語音業務和小流量高價值手機業務，把GSM網絡建設成質量第一，服務和應用第一的人人喜歡的語音為主的品牌網絡。

（2）TD-SCDMA網絡：加強連續覆蓋、深度覆蓋。提供網絡和終端的性能，加快分流，提供網絡利用率，加強深度覆蓋和網絡優化，為TD-LTE產業奠定產業和市場基礎，堅持T-SCDMA和TD-LTE協調發展，兩手抓，兩手都要硬。

（3）TD-LTE網絡：打造面向未來的融合網絡，加快TD-LTE商業化和全球化進程，承擔高帶寬、高質量無線移動業務，以改進TD-SCDMA在高速、帶寬方面的不利局面。

（4）WLAN網絡：加大覆蓋力度，逐步覆蓋絕大部分數據業務熱點，發揮數據分流作用，與建設無線城市同步，充分發揮WLAN投資低、帶寬高、建設周期短的優點。

（5）在四網協同過程中，要以網格作為規劃的基本單位，根據整體規劃目標，結合現網統計及測試數據，輔以投訴信息，開展網格化的微觀規劃工作，開展區域化2G/3G/4G/WLAN動態規劃。

3. LTE關鍵技術

3.1正交頻分復用技術。

3.1.1OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交頻分復用技術，是多載波調制的一種，將一個寬頻信道分成若干個正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。與傳統的多載波調制（MCM）相比，OFDM調制的各個子載波間可相互重疊，并且保持各個子載波之間的正交性（傳統頻分復用見圖1，正交頻分復用見圖2）。

3.1.2在一個OFDM符號中，任意兩個子載波是彼此正交的，正因為這種正交性，OFDM的解調也相對簡單，它由一系列相關器構成，每一個相關器對應一個子載波進行解調。

3.1.3OFDM技術優點：

（1）頻譜利用率高：OFDM系統中各個子載波之間是彼此重疊、相互正交的，從而極大提高了頻譜利用率。

（2）抗多徑干擾：為了最大限度地消除符號間干擾，在OFDM符號之間插入循環前綴CP 。當CP長度大于無線信道的最大時延擴展時，前一個符號的多徑分量不會對下一個符號造成干擾。

（3）抗頻率選擇性衰落：由于無線信道的頻率選擇性衰落，OFDM系統可以通過動態子載波分配，充分利用信噪比高的子載波，提高系統性能。

3.1.4同時，OFDM技術也存在一些缺點：

（1）較高的峰均比（PAPR）：OFDM信號是由多個統計獨立的相互正交的子載波信號疊加而成。根據中心極限定理，當子載波數較大時，信號的幅度將趨于高斯分布。因此，OFDM存在峰均比（PAPR）過高的問題。

（2）頻偏和相位敏感：頻偏和相位敏感會造成系統性能的下降。

3.2MIMO多入多出技術。

3.2.1MIMO（Multiple Input Multiple Output）：在發射機和接收機處設置兩根或多根天線進行數據的發送和接收的技術，基于發射、接收端的天線數目異同，可以分為SISO、SIMO、MISO、MIMO等四類（多入多出技術分類見圖3）。

3.2.2基于MIMO的用途，多天線可以分為三類：空間分集、空間復用、波束賦形三類。

（1）空間分集：利用較大間距的天線陣元之間的不相關性，發射或接收一個數據流或與該數據流有一定相關性的數據，避免單個信道衰落對整個鏈路的影響。

（2）空間復用：利用較大間距的天線陣元之間的不相關性，向一個終端/基站并行發射多個數據流，以提高鏈路容量（峰值速率）。

（3）波束賦形：利用較小間距的天線陣元之間的相關性，通過陣元發射的波之間形成干涉，集中能量于某個（或某些）特定方向上，形成波束，從而實現更大的覆蓋和干擾抑制效果。

3.3鏈路自適應技術。

鏈路自適應技術：系統根據當前獲取的信道質量信息，自適應地調整系統傳輸參數（調制方式、編碼方式、冗余信息、發射功率、時頻資源等），用以克服或適應當前信道變化帶來的影響（鏈路自適應技術見圖4）。

（1）資源調度技術：根據無線信道的測量結果，資源分配時選擇信道條件較好的空時頻資源進行數據傳輸。調度算法有Max CIR、RR、PF等。

（2）功率控制技術：根據無線信道的變化調整系統的發射功率。當信道條件較好時，降低發射功率；當信道條件較差時，提高發射功率。

（3）HARQ（Hybrid Automatic Repeat-reQuest）：通過調整數據傳輸的冗余信息，在接收端獲得重傳/合并增益，實現對信道的小動態范圍的、精確的、快速的自適應。HARQ分為三種類型：Type I HARQ、Type II HARQ、Type III HARQ。

（4）AMC（Adaptive Modulation and Coding）：根據無線信道的變化調整傳輸系統的調制方式與編碼速率，LTE共定義29種MCS方案供選擇。當信道質量較好時，提高調制等級與編碼速率；當信道質量較差時，降低調制等級和信道編碼速率。

3.4小區間干擾控制技術。

小區間干擾控制技術主要分為干擾協調技術、干擾隨機化技術和干擾抑制技術三種。

3.4.1干擾協調技術：按照一定的規則和方法，協調資源（頻域、時域、空域、功率）的調度和分配，盡量降低小區間干擾。干擾協調分為三種：

（1）靜態干擾協調：通過預配置或網絡規劃辦法固定限制各小區的資源調度和分配策略，避免小區間干擾。

（2）半靜態干擾協調：小區間通過X2口慢速交互小區間用戶功率信息、小區負載信息、資源分配信息、干擾信息等，協調資源分配和功率分配，達到干擾協調的目的。

（3）動態干擾協調：小區間實時地進行協調調度，調度周期通常為毫秒級。

3.4.2干擾隨機化技術：將小區間的同頻干擾信號轉換為隨機的干擾，使窄帶的干擾等效為白噪聲干擾。干擾隨機化方法通常分為兩種：

（1）序列加擾：在時頻域將數據加入偽隨機序列達到干擾隨機化的目的，如PCI規劃。

（2）交織：通過一定的映射方法，擾亂數據在時、頻域的位置實現干擾隨機化。

3.4.3干擾抑制技術：分為發射端干擾抑制和接收端干擾抑制。

（1）發射端干擾抑制：發射端在獲取干擾用戶信道特征的基礎上，通過聯合信號發送，達到被干擾用戶干擾抑制的目的。例如：波束賦形。

（2）接收端干擾抑制：接收端在獲取干擾信號特征的基礎上，通過聯合檢測的方法抑制鄰區干擾。例如最大信干噪比合并。

4. 結束語

對于四網協同建設，要充分考慮各種網絡的優勢和劣勢，根據業務發展需求，科學規劃、合理建設，隨著4G牌照的發放，TD-LTE建設將成為核心，而TD-LTE網絡需要在對GSM/TD-SCDMA/WLAN網絡數據分析的基礎上進行規劃和建設，并且在四網協同建設中，不斷完善已有GSM/TD-SCDMA/WLAN網絡，使不同的網絡滿足不同的需求。

參考文獻

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[3]汪穎，程日濤，張海濤. TD-LTE 室內分布系統規劃設計思路和方法解析[J]. 電信工程技術與標準化， 2010，（11）.

[文章編號]1619-2737（2017）08-18-739

[作者簡介] 盧正偉（1982-），男，籍貫：陜西西安人，畢業于燕山大學，學歷：學士，工作單位：天元瑞信通信技術股份有限公司技術研發中心項目經理，工程師。