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【摘要】随着移动互联网的快速发展，用户对移动多媒体、各种APP应用、网络游戏等业务的需求不断攀升，移动数据流量增长迅猛。在这样的背景下，中国移动公司在2012年提出了“四网协同”战略，开启GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四张网络长期共存的局面。
【关键词】四网协同；4G时代；TD-LTE；关键技术
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
随着2013年12月，工业和信息化部向三家电信运营商发放了第四代移动通信TD-LTE牌照，标志着我国4G时代的到来。4G牌照的发放对电信运营商来说又提供了一个重新竞争的舞台，中国移动如何扭转在3G时代的掣肘，如何将LTE的优势和四网协同战略有机结合起来，最大限度发挥各种网络的优势，达到“1+1>2”的效果，成为摆在中国移动面前的首要问题。
2. 四网协同
2.1四网协同概述。
（1）四网协同是指在网络建设中GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四张网络协同规划、协同建设、协同经营、协同维护和协同优化。“四网协同”战略的提出，其根本出发点和基本思路是，通过协调2G/3G/4G/WLAN四张网络的职责和分工，实现未来电信运营商在不同应用场景下，语音/数据业务的合理分工和优化配置，从而实现在确保语音收入的情况下，使未来电信运营商的数据业务能够实现快速突破，并进而实现赶超。
（2）GSM主要承载语音、短信等基础業务。
TD-SCDMA主要承载移动数据业务，并承载部分话音业务。
TD-LTE主要承载高速数据业务，并具备承载话音业务功能。
WLAN主要承载PC、手机及第三方WiFi终端的互联网数据业务。
2.2四网协同建设思路。
（1）GSM网络：持续高价值持入，保证网络质量绝对领先，主要满足语音业务和小流量高价值手机业务，把GSM网络建设成质量第一，服务和应用第一的人人喜欢的语音为主的品牌网络。
（2）TD-SCDMA网络：加强连续覆盖、深度覆盖。提供网络和终端的性能，加快分流，提供网络利用率，加强深度覆盖和网络优化，为TD-LTE产业奠定产业和市场基础，坚持T-SCDMA和TD-LTE协调发展，两手抓，两手都要硬。
（3）TD-LTE网络：打造面向未来的融合网络，加快TD-LTE商业化和全球化进程，承担高带宽、高质量无线移动业务，以改进TD-SCDMA在高速、带宽方面的不利局面。
（4）WLAN网络：加大覆盖力度，逐步覆盖绝大部分数据业务热点，发挥数据分流作用，与建设无线城市同步，充分发挥WLAN投资低、带宽高、建设周期短的优点。
（5）在四网协同过程中，要以网格作为规划的基本单位，根据整体规划目标，结合现网统计及测试数据，辅以投诉信息，开展网格化的微观规划工作，开展区域化2G/3G/4G/WLAN动态规划。
3. LTE关键技术
3.1正交频分复用技术。
3.1.1OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，是多载波调制的一种，将一个宽频信道分成若干个正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。与传统的多载波调制（MCM）相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且保持各个子载波之间的正交性（传统频分复用见图1，正交频分复用见图2）。
3.1.2在一个OFDM符号中，任意两个子载波是彼此正交的，正因为这种正交性，OFDM的解调也相对简单，它由一系列相关器构成，每一个相关器对应一个子载波进行解调。
3.1.3OFDM技术优点：
（1）频谱利用率高：OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的，从而极大提高了频谱利用率。
（2）抗多径干扰：为了最大限度地消除符号间干扰，在OFDM符号之间插入循环前缀CP 。当CP长度大于无线信道的最大时延扩展时，前一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。
（3）抗频率选择性衰落：由于无线信道的频率选择性衰落，OFDM系统可以通过动态子载波分配，充分利用信噪比高的子载波，提高系统性能。
3.1.4同时，OFDM技术也存在一些缺点： （1）较高的峰均比（PAPR）：OFDM信号是由多个统计独立的相互正交的子载波信号叠加而成。根据中心极限定理，当子载波数较大时，信号的幅度将趋于高斯分布。因此，OFDM存在峰均比（PAPR）过高的问题。
（2）频偏和相位敏感：频偏和相位敏感会造成系统性能的下降。
3.2MIMO多入多出技术。
3.2.1MIMO（Multiple Input Multiple Output）：在发射机和接收机处设置两根或多根天线进行数据的发送和接收的技术，基于发射、接收端的天线数目异同，可以分为SISO、SIMO、MISO、MIMO等四类（多入多出技术分类见图3）。
3.2.2基于MIMO的用途，多天线可以分为三类：空间分集、空间复用、波束赋形三类。
（1）空间分集：利用较大间距的天线阵元之间的不相关性，发射或接收一个数据流或与该数据流有一定相关性的数据，避免单个信道衰落对整个链路的影响。
（2）空间复用：利用较大间距的天线阵元之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）。
（3）波束赋形：利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。
3.3链路自适应技术。
链路自适应技术：系统根据当前获取的信道质量信息，自适应地调整系统传输参数（调制方式、编码方式、冗余信息、发射功率、时频资源等），用以克服或适应当前信道变化带来的影响（链路自适应技术见图4）。
（1）资源调度技术：根据无线信道的测量结果，资源分配时选择信道条件较好的空时频资源进行数据传输。调度算法有Max CIR、RR、PF等。
（2）功率控制技术：根据无线信道的变化调整系统的发射功率。当信道条件较好时，降低发射功率；当信道条件较差时，提高发射功率。
（3）HARQ（Hybrid Automatic Repeat-reQuest）：通过调整数据传输的冗余信息，在接收端获得重传/合并增益，实现对信道的小动态范围的、精确的、快速的自适应。HARQ分为三种类型：Type I HARQ、Type II HARQ、Type III HARQ。
（4）AMC（Adaptive Modulation and Coding）：根据无线信道的变化调整传输系统的调制方式与编码速率，LTE共定义29种MCS方案供选择。当信道质量较好时，提高调制等级与编码速率；当信道质量较差时，降低调制等级和信道编码速率。
3.4小区间干扰控制技術。
小区间干扰控制技术主要分为干扰协调技术、干扰随机化技术和干扰抑制技术三种。
3.4.1干扰协调技术：按照一定的规则和方法，协调资源（频域、时域、空域、功率）的调度和分配，尽量降低小区间干扰。干扰协调分为三种：
（1）静态干扰协调：通过预配置或网络规划办法固定限制各小区的资源调度和分配策略，避免小区间干扰。
（2）半静态干扰协调：小区间通过X2口慢速交互小区间用户功率信息、小区负载信息、资源分配信息、干扰信息等，协调资源分配和功率分配，达到干扰协调的目的。
（3）动态干扰协调：小区间实时地进行协调调度，调度周期通常为毫秒级。
3.4.2干扰随机化技术：将小区间的同频干扰信号转换为随机的干扰，使窄带的干扰等效为白噪声干扰。干扰随机化方法通常分为两种：
（1）序列加扰：在时频域将数据加入伪随机序列达到干扰随机化的目的，如PCI规划。
（2）交织：通过一定的映射方法，扰乱数据在时、频域的位置实现干扰随机化。
3.4.3干扰抑制技术：分为发射端干扰抑制和接收端干扰抑制。
（1）发射端干扰抑制：发射端在获取干扰用户信道特征的基础上，通过联合信号发送，达到被干扰用户干扰抑制的目的。例如：波束赋形。
（2）接收端干扰抑制：接收端在获取干扰信号特征的基础上，通过联合检测的方法抑制邻区干扰。例如最大信干噪比合并。
4. 结束语
对于四网协同建设，要充分考虑各种网络的优势和劣势，根据业务发展需求，科学规划、合理建设，随着4G牌照的发放，TD-LTE建设将成为核心，而TD-LTE网络需要在对GSM/TD-SCDMA/WLAN网络数据分析的基础上进行规划和建设，并且在四网协同建设中，不断完善已有GSM/TD-SCDMA/WLAN网络，使不同的网络满足不同的需求。
参考文献
[1]吴华荣. LTE关键技术的研究（J）. 中山大学研究生学刊（自然科学）， 2010（04）.
[2]蒋绍杰. TD-LTE组网关键技术及四网协同建设. 通信设计及应用， 2015（1月上）： 7-8.
[3]汪颖，程日涛，张海涛. TD-LTE 室内分布系统规划设计思路和方法解析[J]. 电信工程技术与标准化， 2010，（11）.
[文章编号]1619-2737（2017）08-18-739
[作者简介] 卢正伟（1982-），男，籍贯：陕西西安人，毕业于燕山大学，学历：学士，工作单位：天元瑞信通信技术股份有限公司技术研发中心项目经理，工程师。
【关键词】四网协同；4G时代；TD-LTE；关键技术
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
随着2013年12月，工业和信息化部向三家电信运营商发放了第四代移动通信TD-LTE牌照，标志着我国4G时代的到来。4G牌照的发放对电信运营商来说又提供了一个重新竞争的舞台，中国移动如何扭转在3G时代的掣肘，如何将LTE的优势和四网协同战略有机结合起来，最大限度发挥各种网络的优势，达到“1+1>2”的效果，成为摆在中国移动面前的首要问题。
2. 四网协同
2.1四网协同概述。
（1）四网协同是指在网络建设中GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四张网络协同规划、协同建设、协同经营、协同维护和协同优化。“四网协同”战略的提出，其根本出发点和基本思路是，通过协调2G/3G/4G/WLAN四张网络的职责和分工，实现未来电信运营商在不同应用场景下，语音/数据业务的合理分工和优化配置，从而实现在确保语音收入的情况下，使未来电信运营商的数据业务能够实现快速突破，并进而实现赶超。
（2）GSM主要承载语音、短信等基础業务。
TD-SCDMA主要承载移动数据业务，并承载部分话音业务。
TD-LTE主要承载高速数据业务，并具备承载话音业务功能。
WLAN主要承载PC、手机及第三方WiFi终端的互联网数据业务。
2.2四网协同建设思路。
（1）GSM网络：持续高价值持入，保证网络质量绝对领先，主要满足语音业务和小流量高价值手机业务，把GSM网络建设成质量第一，服务和应用第一的人人喜欢的语音为主的品牌网络。
（2）TD-SCDMA网络：加强连续覆盖、深度覆盖。提供网络和终端的性能，加快分流，提供网络利用率，加强深度覆盖和网络优化，为TD-LTE产业奠定产业和市场基础，坚持T-SCDMA和TD-LTE协调发展，两手抓，两手都要硬。
（3）TD-LTE网络：打造面向未来的融合网络，加快TD-LTE商业化和全球化进程，承担高带宽、高质量无线移动业务，以改进TD-SCDMA在高速、带宽方面的不利局面。
（4）WLAN网络：加大覆盖力度，逐步覆盖绝大部分数据业务热点，发挥数据分流作用，与建设无线城市同步，充分发挥WLAN投资低、带宽高、建设周期短的优点。
（5）在四网协同过程中，要以网格作为规划的基本单位，根据整体规划目标，结合现网统计及测试数据，辅以投诉信息，开展网格化的微观规划工作，开展区域化2G/3G/4G/WLAN动态规划。
3. LTE关键技术
3.1正交频分复用技术。
3.1.1OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，是多载波调制的一种，将一个宽频信道分成若干个正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。与传统的多载波调制（MCM）相比，OFDM调制的各个子载波间可相互重叠，并且保持各个子载波之间的正交性（传统频分复用见图1，正交频分复用见图2）。
3.1.2在一个OFDM符号中，任意两个子载波是彼此正交的，正因为这种正交性，OFDM的解调也相对简单，它由一系列相关器构成，每一个相关器对应一个子载波进行解调。
3.1.3OFDM技术优点：
（1）频谱利用率高：OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的，从而极大提高了频谱利用率。
（2）抗多径干扰：为了最大限度地消除符号间干扰，在OFDM符号之间插入循环前缀CP 。当CP长度大于无线信道的最大时延扩展时，前一个符号的多径分量不会对下一个符号造成干扰。
（3）抗频率选择性衰落：由于无线信道的频率选择性衰落，OFDM系统可以通过动态子载波分配，充分利用信噪比高的子载波，提高系统性能。
3.1.4同时，OFDM技术也存在一些缺点： （1）较高的峰均比（PAPR）：OFDM信号是由多个统计独立的相互正交的子载波信号叠加而成。根据中心极限定理，当子载波数较大时，信号的幅度将趋于高斯分布。因此，OFDM存在峰均比（PAPR）过高的问题。
（2）频偏和相位敏感：频偏和相位敏感会造成系统性能的下降。
3.2MIMO多入多出技术。
3.2.1MIMO（Multiple Input Multiple Output）：在发射机和接收机处设置两根或多根天线进行数据的发送和接收的技术，基于发射、接收端的天线数目异同，可以分为SISO、SIMO、MISO、MIMO等四类（多入多出技术分类见图3）。
3.2.2基于MIMO的用途，多天线可以分为三类：空间分集、空间复用、波束赋形三类。
（1）空间分集：利用较大间距的天线阵元之间的不相关性，发射或接收一个数据流或与该数据流有一定相关性的数据，避免单个信道衰落对整个链路的影响。
（2）空间复用：利用较大间距的天线阵元之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）。
（3）波束赋形：利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。
3.3链路自适应技术。
链路自适应技术：系统根据当前获取的信道质量信息，自适应地调整系统传输参数（调制方式、编码方式、冗余信息、发射功率、时频资源等），用以克服或适应当前信道变化带来的影响（链路自适应技术见图4）。
（1）资源调度技术：根据无线信道的测量结果，资源分配时选择信道条件较好的空时频资源进行数据传输。调度算法有Max CIR、RR、PF等。
（2）功率控制技术：根据无线信道的变化调整系统的发射功率。当信道条件较好时，降低发射功率；当信道条件较差时，提高发射功率。
（3）HARQ（Hybrid Automatic Repeat-reQuest）：通过调整数据传输的冗余信息，在接收端获得重传/合并增益，实现对信道的小动态范围的、精确的、快速的自适应。HARQ分为三种类型：Type I HARQ、Type II HARQ、Type III HARQ。
（4）AMC（Adaptive Modulation and Coding）：根据无线信道的变化调整传输系统的调制方式与编码速率，LTE共定义29种MCS方案供选择。当信道质量较好时，提高调制等级与编码速率；当信道质量较差时，降低调制等级和信道编码速率。
3.4小区间干扰控制技術。
小区间干扰控制技术主要分为干扰协调技术、干扰随机化技术和干扰抑制技术三种。
3.4.1干扰协调技术：按照一定的规则和方法，协调资源（频域、时域、空域、功率）的调度和分配，尽量降低小区间干扰。干扰协调分为三种：
（1）静态干扰协调：通过预配置或网络规划办法固定限制各小区的资源调度和分配策略，避免小区间干扰。
（2）半静态干扰协调：小区间通过X2口慢速交互小区间用户功率信息、小区负载信息、资源分配信息、干扰信息等，协调资源分配和功率分配，达到干扰协调的目的。
（3）动态干扰协调：小区间实时地进行协调调度，调度周期通常为毫秒级。
3.4.2干扰随机化技术：将小区间的同频干扰信号转换为随机的干扰，使窄带的干扰等效为白噪声干扰。干扰随机化方法通常分为两种：
（1）序列加扰：在时频域将数据加入伪随机序列达到干扰随机化的目的，如PCI规划。
（2）交织：通过一定的映射方法，扰乱数据在时、频域的位置实现干扰随机化。
3.4.3干扰抑制技术：分为发射端干扰抑制和接收端干扰抑制。
（1）发射端干扰抑制：发射端在获取干扰用户信道特征的基础上，通过联合信号发送，达到被干扰用户干扰抑制的目的。例如：波束赋形。
（2）接收端干扰抑制：接收端在获取干扰信号特征的基础上，通过联合检测的方法抑制邻区干扰。例如最大信干噪比合并。
4. 结束语
对于四网协同建设，要充分考虑各种网络的优势和劣势，根据业务发展需求，科学规划、合理建设，随着4G牌照的发放，TD-LTE建设将成为核心，而TD-LTE网络需要在对GSM/TD-SCDMA/WLAN网络数据分析的基础上进行规划和建设，并且在四网协同建设中，不断完善已有GSM/TD-SCDMA/WLAN网络，使不同的网络满足不同的需求。
参考文献
[1]吴华荣. LTE关键技术的研究（J）. 中山大学研究生学刊（自然科学）， 2010（04）.
[2]蒋绍杰. TD-LTE组网关键技术及四网协同建设. 通信设计及应用， 2015（1月上）： 7-8.
[3]汪颖，程日涛，张海涛. TD-LTE 室内分布系统规划设计思路和方法解析[J]. 电信工程技术与标准化， 2010，（11）.
[文章编号]1619-2737（2017）08-18-739
[作者简介] 卢正伟（1982-），男，籍贯：陕西西安人，毕业于燕山大学，学历：学士，工作单位：天元瑞信通信技术股份有限公司技术研发中心项目经理，工程师。