試論TD-LTE技術(shù)的未來發(fā)展

王 迎 龔慧莉

[摘要]文章基于TD-SCDMA技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，從TD-LTE發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)、產(chǎn)品細(xì)分與創(chuàng)新、與2G、3G技術(shù)兼容以及如何將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)等方面論述了TD-LTE技術(shù)的未來發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]TD-LTETD-SCDMA兼容TDD

1TD-SCDMA技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

第三代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)在中國形成了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三足鼎立的局面。在世界范圍內(nèi)，WCDMA是主流技術(shù)，獲得的市場(chǎng)份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它3G技術(shù)；CDMA2000利用CDMA技術(shù)的現(xiàn)有市場(chǎng)基礎(chǔ)以及無縫升級(jí)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也獲得了一定的市場(chǎng)地位：剩下的TD-SCDMA技術(shù)在世界上除中國外的其它地區(qū)，還鮮有規(guī)模應(yīng)用的范例；最后擠進(jìn)來的WiMAX技術(shù)則由于技術(shù)本身的缺陷、頻率以及發(fā)展策略問題，還處于壯大發(fā)展的前夜。

作為中國第一個(gè)規(guī)模性自主創(chuàng)新的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA的發(fā)展可謂成果斐然。自從1998年ITU-WP8F提出第三代移動(dòng)通信無線傳輸提案(RTT)的要求以來，以大唐為代表的中國企業(yè)經(jīng)過十多年的艱苦努力，不僅成功地保住了TD-SCDMA這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在IMT2000標(biāo)準(zhǔn)系列中的獨(dú)立地位，而且還發(fā)展到今天中國移動(dòng)通信規(guī)模型的商用，不可謂不成功。TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)不僅僅是一套通信標(biāo)準(zhǔn)文本的成熟，更是包括無線通信產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)、手機(jī)芯片與產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化與工程應(yīng)用、測(cè)試儀器儀表等在內(nèi)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。它對(duì)于培養(yǎng)中國通信產(chǎn)業(yè)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上完整的商業(yè)化開發(fā)與運(yùn)作能力、培養(yǎng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的系統(tǒng)工程能力無疑具有非凡的開創(chuàng)意義。從此以后，循著TD-SCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的成功經(jīng)驗(yàn)，中國企業(yè)一樣可以提出自己的創(chuàng)新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且有能力將其完善并成功商用，甚至將其推向全球并進(jìn)行更廣泛的商用。

而TD-SCDMA發(fā)展的崎嶇經(jīng)歷也折射出中國通信企業(yè)所處的競(jìng)合產(chǎn)業(yè)關(guān)系的復(fù)雜性、在處理復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系上的稚嫩手法乃至更加復(fù)雜的政治關(guān)系對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，總結(jié)這些經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)對(duì)于中國企業(yè)如何在未來更好地發(fā)展，無疑將具有重要的借鑒意義。概括來講，TD-SCDMA在發(fā)展過程中可資借鑒的有，如何讓更多的企業(yè)一起來推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的完善與發(fā)展，如何更好地利用國際資源進(jìn)行合縱連橫，關(guān)鍵技術(shù)上如何處理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的開放性與專利保護(hù)之間的矛盾，如何開放產(chǎn)業(yè)鏈讓更多的資源投入進(jìn)來，如何定位單個(gè)企業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向進(jìn)而整合整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，如何不因手機(jī)芯片的重視與支持力度不足而致喪失擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)的機(jī)會(huì)，等等。

TD-SCDMA后續(xù)的演進(jìn)技術(shù)TD-LTE站在了新的十字路口。同當(dāng)年三種技術(shù)的比拼不同，今天的情況要好很多，中國企業(yè)的實(shí)力經(jīng)過十年的努力在市場(chǎng)上得到了很好提升。通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也由當(dāng)年的高門檻高技術(shù)行業(yè)逐漸向低門檻一般技術(shù)性行業(yè)發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)廠商大大減少，技術(shù)的選擇除了WiMAX的持續(xù)演進(jìn)外，就剩下LTE-FDD一個(gè)技術(shù)與之競(jìng)爭(zhēng)。但殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也才剛剛開始，頻率分配、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的融合與發(fā)展、技術(shù)成熟與應(yīng)用、政治利益的影響、多標(biāo)準(zhǔn)多模式的發(fā)展、與成熟的第三代技術(shù)的后向兼容、手機(jī)終端的發(fā)展、未來第四代移動(dòng)通信技術(shù)(4G)的發(fā)展等等，都將影響TD-LTE的走向。本文試圖從幾個(gè)側(cè)面來論述TD-LTE未來發(fā)展時(shí)應(yīng)該特別重視的幾個(gè)問題。

2當(dāng)前TD-LTE發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)

無線基站系統(tǒng)設(shè)備廠商發(fā)展到今天的產(chǎn)業(yè)格局，競(jìng)爭(zhēng)基本上在五到八家規(guī)模型的廠商之間進(jìn)行，行業(yè)集中度在任何一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上都非常高。手機(jī)終端市場(chǎng)則依舊處于充分的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，即使最高市場(chǎng)份額的終端廠商在一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上也無法長(zhǎng)期維持20％以上的市場(chǎng)份額。中國手機(jī)廠商加入到這個(gè)行業(yè)后，競(jìng)爭(zhēng)更加殘酷，消費(fèi)類電子本身更新?lián)Q代的快速性導(dǎo)致手機(jī)外觀設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生命周期從原先的兩三年縮短到目前的六個(gè)月之內(nèi)。然而中國手機(jī)廠商缺乏核心技術(shù)，加之方案廠商推出的集成解決方案大大降低進(jìn)入門檻，導(dǎo)致中國出現(xiàn)手機(jī)終端的山寨化。決定手機(jī)的核心芯片依然掌握在跨國公司手中，經(jīng)過TD-SCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的洗禮而成長(zhǎng)起來的中國手機(jī)芯片與終端廠商還處于生死的邊緣，無力在新的技術(shù)創(chuàng)新與積累方面投入過多的資源。

標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的完善與發(fā)展需要巨額的資源投入，但短期內(nèi)并不會(huì)帶來太多的市場(chǎng)收益，TD-LTE技術(shù)的推動(dòng)者無疑應(yīng)該是無線基站系統(tǒng)設(shè)備廠商。他們集中度高，實(shí)力與創(chuàng)新能力雄厚，基于競(jìng)爭(zhēng)格局的考慮和自身地位的維護(hù)，他們通常在技術(shù)的投入上你追我趕，領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)與落后劣勢(shì)往往不會(huì)太大。

從TD-SCDMA發(fā)展中受盡終端缺失之苦的經(jīng)驗(yàn)來看，TDL-LTE的主導(dǎo)力量雖在中國，但終端芯片、手機(jī)終端產(chǎn)品的缺失將嚴(yán)重影響未來整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟與系統(tǒng)商用的時(shí)間表。對(duì)終端的重視，必須上升到產(chǎn)業(yè)鏈和國家支持的高度，運(yùn)營商在推動(dòng)系統(tǒng)廠商的同時(shí)，更應(yīng)該將重心放在終端芯片方面。它不僅能夠帶動(dòng)終端儀器儀表的發(fā)展、手機(jī)終端的成熟，形成多終端廠商供貨的良性產(chǎn)業(yè)鏈格局，而且還能促進(jìn)應(yīng)用的自主創(chuàng)新和特色業(yè)務(wù)的發(fā)展，為TD-LTE技術(shù)的持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

終端的發(fā)展無疑需要低中高檔品種齊全、款式特色鮮明、應(yīng)用功能突出的繁榮市場(chǎng)，但所有這一切的基礎(chǔ)還是終端芯片。終端芯片的成熟穩(wěn)定才能使得終端廠商可以在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)介入市場(chǎng)，推出價(jià)格合理的產(chǎn)品，這必將成為TD-LTE產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。

3產(chǎn)品細(xì)分的市場(chǎng)覆蓋與創(chuàng)新

系統(tǒng)設(shè)備通過2G、3G的發(fā)展，單信道成本已經(jīng)從之前的數(shù)千美元降低到今天的數(shù)百元人民幣。設(shè)備之間需要互通以及技術(shù)的復(fù)雜性迫使標(biāo)準(zhǔn)定義細(xì)致完備，功能性能競(jìng)爭(zhēng)激烈，系統(tǒng)設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)形成的高集中度已近乎半壟斷行業(yè)，這些已經(jīng)導(dǎo)致不同系統(tǒng)廠商推出的產(chǎn)品嚴(yán)重同質(zhì)化，服務(wù)的快速響應(yīng)與服務(wù)內(nèi)容由廠商完全承擔(dān)，市場(chǎng)份額競(jìng)爭(zhēng)的方式只剩下產(chǎn)品價(jià)格。如何在TD-LTE時(shí)代走出價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的惡性循環(huán)，除了行業(yè)集中度的進(jìn)一步提升外，產(chǎn)品細(xì)分、市場(chǎng)覆蓋的細(xì)分、產(chǎn)品創(chuàng)新需要中國廠商重點(diǎn)關(guān)注。

TD-LTE在20MHz的帶寬上將提供高達(dá)100Mbps的下行數(shù)據(jù)速率以及50Mbps的上行數(shù)據(jù)速率，其峰值速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第三代移動(dòng)通信，甚至能夠與有線網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)速率相比擬，而它提供的無線傳輸方式、無縫覆蓋與小區(qū)切換等特性，則是有線網(wǎng)絡(luò)無法具備的。按照2G、3G在價(jià)格上的發(fā)展趨勢(shì)，單信道(相當(dāng)于12.2kbps)設(shè)備成本完全有可能降低到幾十元以內(nèi)，從而用戶的使用成本將變得更為低廉。

技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)必然帶來應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，目前廣泛使用的家庭上網(wǎng)應(yīng)用、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等有線應(yīng)用可能將部分轉(zhuǎn)移到TD-LTE等無線網(wǎng)絡(luò)上去；以前采用有線或者無線網(wǎng)絡(luò)成本過高的一些應(yīng)用將被開發(fā)出來，比如家電互聯(lián)、虛擬

現(xiàn)實(shí)的會(huì)場(chǎng)、高速視頻娛樂等等。這些應(yīng)用需要系統(tǒng)設(shè)備的支撐，自然將帶動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新。除了宏蜂窩基站、分布式基站等傳統(tǒng)設(shè)備外，家庭基站用于家庭設(shè)備互聯(lián)，自組網(wǎng)與自優(yōu)化設(shè)備適應(yīng)應(yīng)用負(fù)載的動(dòng)態(tài)性，無線接力適應(yīng)隧道地鐵等特殊場(chǎng)所而又不失靈活性與容量，低成本低速率的安全數(shù)據(jù)通道設(shè)備適用于工業(yè)監(jiān)控遠(yuǎn)程抄表等特殊場(chǎng)所，不一而足。

4向下兼容是成功的另一個(gè)關(guān)鍵

技術(shù)的發(fā)展越來越迅速，原先一直遵從的規(guī)律，即無線通信十年一代的演進(jìn)，看來要被打破。LTE技術(shù)相當(dāng)于3.9G技術(shù)，介于3G和4G之間。但其實(shí)質(zhì)上的技術(shù)進(jìn)步卻是革命性的，無論在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架上(LTE放棄了2G中所采用的無線基站控制器設(shè)備節(jié)點(diǎn))，還是在無線物理層所用的關(guān)鍵技術(shù)上(LTE采用OFDM技術(shù)以代替CDMA技術(shù))，LTE更類似于4G技術(shù)。

第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM發(fā)展得非常成功，到目前為止，它還是世界上最為成功的無線蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，運(yùn)營商在該技術(shù)上投入了大量的資產(chǎn)，預(yù)計(jì)其生命周期至少還會(huì)持續(xù)十年。2G技術(shù)廣泛商用和持續(xù)改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大大提高了消費(fèi)者的體驗(yàn)，從而也大大提高了后續(xù)新技術(shù)成功的門檻。它們?cè)僖膊荒芟?G那樣，從剛開始提供較差的覆蓋慢慢優(yōu)化到后期的高質(zhì)量，而必須在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期就要提供高質(zhì)量的無縫覆蓋，并鎖定消費(fèi)者在新技術(shù)上的忠誠度。

雖然單個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的成本在不斷降低，但隨著無線工作頻率和消費(fèi)者帶寬需求的不斷提高，新技術(shù)在布網(wǎng)初期如要搭建一張完整的網(wǎng)絡(luò)，則依然需要巨額的投資，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化依然需要大量的時(shí)間來滿足不斷提高的用戶帶寬需求和體驗(yàn)需求。新技術(shù)在商用初期必然遇到標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)上的不完善，因此在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上向下兼容是一種必然選擇，以逐步從WCDMA、TD-SCDMA或CDMA2000過渡到LTE。

具體到TD-LTE，它最需要和TD-SCDMA保持產(chǎn)品上的后向兼容性，在實(shí)現(xiàn)上，雙模終端和雙?；緦⑹潜厝坏倪x擇。為了進(jìn)一步擴(kuò)大TD-LTE的市場(chǎng)，并考慮到TDD技術(shù)的特點(diǎn)，與WiMAX保持后向兼容亦是一個(gè)重要的戰(zhàn)略部署。在中國，如果TD-LTE進(jìn)入市場(chǎng)較早，則與GSM保持設(shè)備上后向兼容性也是一個(gè)制勝的關(guān)鍵；而在一些特殊的市場(chǎng)，從CDMA甚至WCDMA直接演進(jìn)到TD-LTE也有可能，這自然需要敏銳的市場(chǎng)嗅覺和靈活的產(chǎn)品策略以保證最大限度地滿足市場(chǎng)的需求。

5合縱連橫，占領(lǐng)更多的國際市場(chǎng)

TD SCDMA由于發(fā)展緩慢，在成熟度方面一直落在WCDMA和CDMA2000的后面，導(dǎo)致國際市場(chǎng)的開拓異常困難。TD-LTE在標(biāo)準(zhǔn)制定初期就吸取了這一教訓(xùn)，從物理層技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面保持與LTE-FDD最大的兼容性，使得系統(tǒng)廠商比較容易地開發(fā)出TDD/FDD雙?；?，而核心網(wǎng)、手機(jī)上層應(yīng)用與服務(wù)則完全相同，這樣就非常容易獲得國際廠商對(duì)TD-LTE的支持。當(dāng)前TD-LTE的發(fā)展也證實(shí)了這一點(diǎn)，所有開發(fā)LTE-FDD的廠商，不約而同地都在開發(fā)TD-LTE，進(jìn)度也基本趕上了FDD的發(fā)展。

考慮到市場(chǎng)上還有WiMAX和CDMA技術(shù)也在持續(xù)演進(jìn)中，合理利用與FDD兼容的優(yōu)勢(shì)，充分?jǐn)U大TD-LTE在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上的廣度，聯(lián)合LTE-FDD領(lǐng)域的所有力量，共同發(fā)展以對(duì)付WiMAX和CDMA陣營的挑戰(zhàn)，在確保LTE最大市場(chǎng)份額的同時(shí)，保持TD-LTE合理的發(fā)展空間，特別是國際市場(chǎng)的覆蓋廣度、接受度和市場(chǎng)份額，將至為關(guān)鍵。

在技術(shù)體系上，一旦BLTE占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，TD-LTE就可以在細(xì)分市場(chǎng)、創(chuàng)新產(chǎn)品與業(yè)務(wù)方面投入力量，以保持必要的競(jìng)爭(zhēng)力。

6技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)

對(duì)于蜂窩無線通信系統(tǒng)來說，400MHz～800MHz將是黃金頻率，它一方面擁有必要的工作帶寬以保證足夠的通信容量，另一方面擁有良好的穿透力以支持城市密集區(qū)的覆蓋。隨著技術(shù)的發(fā)展，最好的頻率和次好的頻率都分配給了2G、3G等無線系統(tǒng)，LTE推出后只能占據(jù)更高的頻率。我們知道，無線電波在空中的功率與頻率成反比，頻率越高，在同等條件下，衰減也越厲害。由于無線覆蓋既要保證距離基站遠(yuǎn)的區(qū)域通信效果好，也要保證距離基站近的地方對(duì)人類是安全的，這樣基站的功率并不能無限增加。通常要求民用基站每載波的發(fā)射功率不大于20w，這對(duì)于2G、3G、LTE甚至4G都是一樣的。

在工作頻率更高的區(qū)域，尋找連續(xù)成對(duì)的20MHz、甚至未來為4G通信所需要的100MHz成對(duì)工作帶寬，將變得異常困難。TD-LTE只需要單個(gè)20MHz的帶寬，TD-LTE的未來演進(jìn)4G技術(shù)也只需要單塊100MHz的帶寬，難度自然要比FDD低很多。同時(shí)，隨著所提供速率的提高，上下行速率的非對(duì)稱性也越來越顯見。FDD上下行采用對(duì)稱的頻率分布，而上下行提供的業(yè)務(wù)速率卻是不相同的，這自然浪費(fèi)了上行頻率帶寬。而TD-LTE在上下行之間采用時(shí)隙分配，動(dòng)態(tài)調(diào)整，可以根據(jù)區(qū)域用戶的流程來靈活調(diào)整上下行帶寬的分配，這將大大提高頻率的利用率，使得運(yùn)營商在頻率資源上的投資得到更好的利用。

TD-LTE還可以利用上下行信道的互易性，進(jìn)一步提高信道估計(jì)和調(diào)整的精度，在MIMO和天線陣等多天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)上，具備更高的效率。未來若提供相同的上下行通信速率，TD-LTE在20MHz帶寬上相比LTE-FDD在40MHz帶寬上，無疑面臨更大的硬件復(fù)雜度和算法復(fù)雜度。不過，在硬件成本不斷降低而頻率資源成本卻在不斷上升的今天，TD-LTE相比LTE-FDD所具備的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)完全可以轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，讓運(yùn)營商在頻率上的投資得到更大的回報(bào)，從而也給TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈帶來更大的利益。

7持續(xù)演進(jìn)是旺盛生命力的基礎(chǔ)

通信技術(shù)自發(fā)明以來，就一直處于不斷的完善與持續(xù)演進(jìn)之中，從這個(gè)側(cè)面可以說，持續(xù)演進(jìn)是通信技術(shù)旺盛生命力的一部分。無線通信技術(shù)自然也不例外，TD-LTE發(fā)展到今天，其演進(jìn)技術(shù)的提出與發(fā)展也必然要提出來進(jìn)行研究。

持續(xù)演進(jìn)通常有兩部分：自身的不斷完善和革命性的新發(fā)展。TD－LTE本身就是在TD－SCDMA這一3G技術(shù)和HSDPA這－3.5G技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的一種革命性的演進(jìn)，它在未來的發(fā)展也必然需要進(jìn)一步完善。包括算法效率的提高、小區(qū)邊緣速率的提升、小區(qū)吞吐率的提高、小區(qū)之間的干擾協(xié)調(diào)等等。而未來的4G，將必然包括數(shù)據(jù)速率的進(jìn)一步提高(當(dāng)前的定義為下行1Gbps、上行100Mbps)、延遲更小、頻率利用率更高、組網(wǎng)更加靈活和智能化、工作頻段可以拼接等等。在TD-LTE發(fā)展的今天，通過政府機(jī)制的適當(dāng)引導(dǎo)，高校與有實(shí)力的研究單位需要盡早投入到未來TDD技術(shù)的基礎(chǔ)研究當(dāng)中去，以保證這些指標(biāo)在創(chuàng)新算法的支持下得以實(shí)現(xiàn)，支持TDD具備更多的優(yōu)勢(shì)，從而讓TD-LTE立于不敗之地。