试论TD-LTE技术的未来发展

王 迎 龚慧莉

[摘要]文章基于TD-SCDMA技术的经验与教训，从TD-LTE发展的产业链重点、产品细分与创新、与2G、3G技术兼容以及如何将技术优势转化为市场优势等方面论述了TD-LTE技术的未来发展。

[关键词]TD-LTETD-SCDMA兼容TDD

1TD-SCDMA技术的经验与教训

第三代移动通信技术发展到今天，已经在中国形成了WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三足鼎立的局面。在世界范围内，WCDMA是主流技术，获得的市场份额远远高于其它3G技术；CDMA2000利用CDMA技术的现有市场基础以及无缝升级的技术优势，也获得了一定的市场地位：剩下的TD-SCDMA技术在世界上除中国外的其它地区，还鲜有规模应用的范例；最后挤进来的WiMAX技术则由于技术本身的缺陷、频率以及发展策略问题，还处于壮大发展的前夜。

作为中国第一个规模性自主创新的无线通信技术标准，TD-SCDMA的发展可谓成果斐然。自从1998年ITU-WP8F提出第三代移动通信无线传输提案(RTT)的要求以来，以大唐为代表的中国企业经过十多年的艰苦努力，不仅成功地保住了TD-SCDMA这一技术标准在IMT2000标准系列中的独立地位，而且还发展到今天中国移动通信规模型的商用，不可谓不成功。TD-SCDMA标准技术不仅仅是一套通信标准文本的成熟，更是包括无线通信产品的产业化、网络技术、应用技术、手机芯片与产品、网络规划优化与工程应用、测试仪器仪表等在内的整个产业链的成熟。它对于培养中国通信产业在整个产业链上完整的商业化开发与运作能力、培养一个标准技术的系统工程能力无疑具有非凡的开创意义。从此以后，循着TD-SCDMA技术标准体系的成功经验，中国企业一样可以提出自己的创新技术标准，而且有能力将其完善并成功商用，甚至将其推向全球并进行更广泛的商用。

而TD-SCDMA发展的崎岖经历也折射出中国通信企业所处的竞合产业关系的复杂性、在处理复杂的产业链关系上的稚嫩手法乃至更加复杂的政治关系对产业发展的影响，总结这些经验与教训对于中国企业如何在未来更好地发展，无疑将具有重要的借鉴意义。概括来讲，TD-SCDMA在发展过程中可资借鉴的有，如何让更多的企业一起来推动标准技术的完善与发展，如何更好地利用国际资源进行合纵连横，关键技术上如何处理标准规范的开放性与专利保护之间的矛盾，如何开放产业链让更多的资源投入进来，如何定位单个企业的重点发展方向进而整合整个产业链，如何不因手机芯片的重视与支持力度不足而致丧失扩大优势的机会，等等。

TD-SCDMA后续的演进技术TD-LTE站在了新的十字路口。同当年三种技术的比拼不同，今天的情况要好很多，中国企业的实力经过十年的努力在市场上得到了很好提升。通信技术与产业的发展也由当年的高门槛高技术行业逐渐向低门槛一般技术性行业发展，竞争厂商大大减少，技术的选择除了WiMAX的持续演进外，就剩下LTE-FDD一个技术与之竞争。但残酷的市场竞争也才刚刚开始，频率分配、技术标准的融合与发展、技术成熟与应用、政治利益的影响、多标准多模式的发展、与成熟的第三代技术的后向兼容、手机终端的发展、未来第四代移动通信技术(4G)的发展等等，都将影响TD-LTE的走向。本文试图从几个侧面来论述TD-LTE未来发展时应该特别重视的几个问题。

2当前TD-LTE发展的产业链重点

无线基站系统设备厂商发展到今天的产业格局，竞争基本上在五到八家规模型的厂商之间进行，行业集中度在任何一个技术标准上都非常高。手机终端市场则依旧处于充分的竞争状态，即使最高市场份额的终端厂商在一个技术标准上也无法长期维持20％以上的市场份额。中国手机厂商加入到这个行业后，竞争更加残酷，消费类电子本身更新换代的快速性导致手机外观设计和产品生命周期从原先的两三年缩短到目前的六个月之内。然而中国手机厂商缺乏核心技术，加之方案厂商推出的集成解决方案大大降低进入门槛，导致中国出现手机终端的山寨化。决定手机的核心芯片依然掌握在跨国公司手中，经过TD-SCDMA技术标准的洗礼而成长起来的中国手机芯片与终端厂商还处于生死的边缘，无力在新的技术创新与积累方面投入过多的资源。

标准技术的完善与发展需要巨额的资源投入，但短期内并不会带来太多的市场收益，TD-LTE技术的推动者无疑应该是无线基站系统设备厂商。他们集中度高，实力与创新能力雄厚，基于竞争格局的考虑和自身地位的维护，他们通常在技术的投入上你追我赶，领先优势与落后劣势往往不会太大。

从TD-SCDMA发展中受尽终端缺失之苦的经验来看，TDL-LTE的主导力量虽在中国，但终端芯片、手机终端产品的缺失将严重影响未来整个产业链的成熟与系统商用的时间表。对终端的重视，必须上升到产业链和国家支持的高度，运营商在推动系统厂商的同时，更应该将重心放在终端芯片方面。它不仅能够带动终端仪器仪表的发展、手机终端的成熟，形成多终端厂商供货的良性产业链格局，而且还能促进应用的自主创新和特色业务的发展，为TD-LTE技术的持续发展注入新的活力。

终端的发展无疑需要低中高档品种齐全、款式特色鲜明、应用功能突出的繁荣市场，但所有这一切的基础还是终端芯片。终端芯片的成熟稳定才能使得终端厂商可以在恰当的时机介入市场，推出价格合理的产品，这必将成为TD-LTE产业发展的重中之重。

3产品细分的市场覆盖与创新

系统设备通过2G、3G的发展，单信道成本已经从之前的数千美元降低到今天的数百元人民币。设备之间需要互通以及技术的复杂性迫使标准定义细致完备，功能性能竞争激烈，系统设备竞争形成的高集中度已近乎半垄断行业，这些已经导致不同系统厂商推出的产品严重同质化，服务的快速响应与服务内容由厂商完全承担，市场份额竞争的方式只剩下产品价格。如何在TD-LTE时代走出价格竞争的恶性循环，除了行业集中度的进一步提升外，产品细分、市场覆盖的细分、产品创新需要中国厂商重点关注。

TD-LTE在20MHz的带宽上将提供高达100Mbps的下行数据速率以及50Mbps的上行数据速率，其峰值速率将远远高于第三代移动通信，甚至能够与有线网络提供的数据速率相比拟，而它提供的无线传输方式、无缝覆盖与小区切换等特性，则是有线网络无法具备的。按照2G、3G在价格上的发展趋势，单信道(相当于12.2kbps)设备成本完全有可能降低到几十元以内，从而用户的使用成本将变得更为低廉。

技术上的优势必然带来应用上的优势，目前广泛使用的家庭上网应用、企业内联网等有线应用可能将部分转移到TD-LTE等无线网络上去；以前采用有线或者无线网络成本过高的一些应用将被开发出来，比如家电互联、虚拟

现实的会场、高速视频娱乐等等。这些应用需要系统设备的支撑，自然将带动系统设备技术的创新。除了宏蜂窝基站、分布式基站等传统设备外，家庭基站用于家庭设备互联，自组网与自优化设备适应应用负载的动态性，无线接力适应隧道地铁等特殊场所而又不失灵活性与容量，低成本低速率的安全数据通道设备适用于工业监控远程抄表等特殊场所，不一而足。

4向下兼容是成功的另一个关键

技术的发展越来越迅速，原先一直遵从的规律，即无线通信十年一代的演进，看来要被打破。LTE技术相当于3.9G技术，介于3G和4G之间。但其实质上的技术进步却是革命性的，无论在网络体系构架上(LTE放弃了2G中所采用的无线基站控制器设备节点)，还是在无线物理层所用的关键技术上(LTE采用OFDM技术以代替CDMA技术)，LTE更类似于4G技术。

第二代移动通信技术GSM发展得非常成功，到目前为止，它还是世界上最为成功的无线蜂窝移动通信技术，运营商在该技术上投入了大量的资产，预计其生命周期至少还会持续十年。2G技术广泛商用和持续改进的网络覆盖，大大提高了消费者的体验，从而也大大提高了后续新技术成功的门槛。它们再也不能像2G那样，从刚开始提供较差的覆盖慢慢优化到后期的高质量，而必须在网络建设的初期就要提供高质量的无缝覆盖，并锁定消费者在新技术上的忠诚度。

虽然单个系统设备的成本在不断降低，但随着无线工作频率和消费者带宽需求的不断提高，新技术在布网初期如要搭建一张完整的网络，则依然需要巨额的投资，网络优化依然需要大量的时间来满足不断提高的用户带宽需求和体验需求。新技术在商用初期必然遇到标准和技术上的不完善，因此在网络建设上向下兼容是一种必然选择，以逐步从WCDMA、TD-SCDMA或CDMA2000过渡到LTE。

具体到TD-LTE，它最需要和TD-SCDMA保持产品上的后向兼容性，在实现上，双模终端和双模基站将是必然的选择。为了进一步扩大TD-LTE的市场，并考虑到TDD技术的特点，与WiMAX保持后向兼容亦是一个重要的战略部署。在中国，如果TD-LTE进入市场较早，则与GSM保持设备上后向兼容性也是一个制胜的关键；而在一些特殊的市场，从CDMA甚至WCDMA直接演进到TD-LTE也有可能，这自然需要敏锐的市场嗅觉和灵活的产品策略以保证最大限度地满足市场的需求。

5合纵连横，占领更多的国际市场

TD SCDMA由于发展缓慢，在成熟度方面一直落在WCDMA和CDMA2000的后面，导致国际市场的开拓异常困难。TD-LTE在标准制定初期就吸取了这一教训，从物理层技术、关键技术指标、帧结构设计等方面保持与LTE-FDD最大的兼容性，使得系统厂商比较容易地开发出TDD/FDD双模基站，而核心网、手机上层应用与服务则完全相同，这样就非常容易获得国际厂商对TD-LTE的支持。当前TD-LTE的发展也证实了这一点，所有开发LTE-FDD的厂商，不约而同地都在开发TD-LTE，进度也基本赶上了FDD的发展。

考虑到市场上还有WiMAX和CDMA技术也在持续演进中，合理利用与FDD兼容的优势，充分扩大TD-LTE在整个产业链上的广度，联合LTE-FDD领域的所有力量，共同发展以对付WiMAX和CDMA阵营的挑战，在确保LTE最大市场份额的同时，保持TD-LTE合理的发展空间，特别是国际市场的覆盖广度、接受度和市场份额，将至为关键。

在技术体系上，一旦BLTE占据了绝对优势，TD-LTE就可以在细分市场、创新产品与业务方面投入力量，以保持必要的竞争力。

6技术优势转化为市场优势

对于蜂窝无线通信系统来说，400MHz～800MHz将是黄金频率，它一方面拥有必要的工作带宽以保证足够的通信容量，另一方面拥有良好的穿透力以支持城市密集区的覆盖。随着技术的发展，最好的频率和次好的频率都分配给了2G、3G等无线系统，LTE推出后只能占据更高的频率。我们知道，无线电波在空中的功率与频率成反比，频率越高，在同等条件下，衰减也越厉害。由于无线覆盖既要保证距离基站远的区域通信效果好，也要保证距离基站近的地方对人类是安全的，这样基站的功率并不能无限增加。通常要求民用基站每载波的发射功率不大于20w，这对于2G、3G、LTE甚至4G都是一样的。

在工作频率更高的区域，寻找连续成对的20MHz、甚至未来为4G通信所需要的100MHz成对工作带宽，将变得异常困难。TD-LTE只需要单个20MHz的带宽，TD-LTE的未来演进4G技术也只需要单块100MHz的带宽，难度自然要比FDD低很多。同时，随着所提供速率的提高，上下行速率的非对称性也越来越显见。FDD上下行采用对称的频率分布，而上下行提供的业务速率却是不相同的，这自然浪费了上行频率带宽。而TD-LTE在上下行之间采用时隙分配，动态调整，可以根据区域用户的流程来灵活调整上下行带宽的分配，这将大大提高频率的利用率，使得运营商在频率资源上的投资得到更好的利用。

TD-LTE还可以利用上下行信道的互易性，进一步提高信道估计和调整的精度，在MIMO和天线阵等多天线技术的实现上，具备更高的效率。未来若提供相同的上下行通信速率，TD-LTE在20MHz带宽上相比LTE-FDD在40MHz带宽上，无疑面临更大的硬件复杂度和算法复杂度。不过，在硬件成本不断降低而频率资源成本却在不断上升的今天，TD-LTE相比LTE-FDD所具备的独特技术优势完全可以转化为市场优势，让运营商在频率上的投资得到更大的回报，从而也给TD-LTE产业链带来更大的利益。

7持续演进是旺盛生命力的基础

通信技术自发明以来，就一直处于不断的完善与持续演进之中，从这个侧面可以说，持续演进是通信技术旺盛生命力的一部分。无线通信技术自然也不例外，TD-LTE发展到今天，其演进技术的提出与发展也必然要提出来进行研究。

持续演进通常有两部分：自身的不断完善和革命性的新发展。TD－LTE本身就是在TD－SCDMA这一3G技术和HSDPA这－3.5G技术的基础上，进行的一种革命性的演进，它在未来的发展也必然需要进一步完善。包括算法效率的提高、小区边缘速率的提升、小区吞吐率的提高、小区之间的干扰协调等等。而未来的4G，将必然包括数据速率的进一步提高(当前的定义为下行1Gbps、上行100Mbps)、延迟更小、频率利用率更高、组网更加灵活和智能化、工作频段可以拼接等等。在TD-LTE发展的今天，通过政府机制的适当引导，高校与有实力的研究单位需要尽早投入到未来TDD技术的基础研究当中去，以保证这些指标在创新算法的支持下得以实现，支持TDD具备更多的优势，从而让TD-LTE立于不败之地。