TD—LTE多模多频终端发展分析

【摘 要】为满足LTE多模多频终端的市场需求，分析了其技术复杂度，并基于美日韩等国际LTE终端的发展经验，阐述了TD-LTE多模多频终端的发展面临的挑战与策略，提出了优先支持GSM/TD-SCDMA/TD-LTE 3模制式，逐步推进5模、6模核心芯片及终端发展的建议。

【关键词】TD-LTE 多模多频 芯片 终端

中图分类号：TN929.53 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2013）-13-0056-04

1 引言

近年来，随着移动互联网的蓬勃发展，全球信息通信产业日益呈现移动化、宽带化、融合化的发展态势，大量无线数据用户带来流量的爆炸式增长。而凭借高速的数据速率及灵活的无线资源管理能力，LTE技术赢得了全球越来越多运营商和制造企业的青睐。

截至2013年5月，全球共有70个国家完成175个LTE商用网络的部署，126个国家的424个运营商参与投资LTE产业，LTE用户数量超过7 000万。预计到2013年底，将有248张LTE网络实现商用，用户规模超过1亿。而在LTE产业至关重要的终端环节，全球目前已有97家企业了821款LTE终端，其中包含智能手机261款[1]。

同时，因在频谱利用率方面的突出优势，TD-LTE同样呈现出良好的发展态势，目前已启动16个商用网络服务并开通63个试验网络。但相比于LTE FDD，TD-LTE产业链仍然有待进一步完善，特别是针对TD-LTE核心芯片及终端环节，合理的终端发展策略将快速有效地推动TD-LTE产业的发展成熟。

2 LTE多模多频终端市场需求及技术复杂度

目前，全球2G移动通信系统仍然拥有众多用户存量，3G技术的产业化和商用化已取得初步成功，国际环境中2G/3G/LTE等多制式的通信网络将呈现长期共存的发展态势。针对未来全球漫游的需求，考虑到全球各国家和地区通信制式的多样化以及TDD/FDD融合组网的发展态势，支持GSM/GPRS/EDGE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-LTE和LTE FDD多模多频将成为核心芯片及终端发展的必然趋势。

然而，多模多频的产品需求无疑会提高LTE终端的技术复杂度，全球核心芯片及终端企业都将面临较大的技术挑战，主要包括以下几个方面：

（1）全球各国家和地区规划使用的LTE频段不统一，TDD/FDD两种制式的兼容加剧频段的分散化，同时考虑到对2G/3G系统的支持，终端射频部分的技术难度大大提高[2]；

（2）高达20MHz的频谱带宽以及多天线MIMO、载波聚合CA[3]等技术进一步提高了LTE设备的技术复杂度，同时双模双待、CSFB、SRVCC等语音方案的实现也将增加产品的开发难度；

（3）多模多频将在一定程度上影响LTE终端的续航能力，因此核心芯片的功耗及终端的集成度都需进一步改善。

目前，LTE终端产品架构主要分为双芯片及单芯片两类，以LTE手机为例，两种解决方案分别如图1、2所示。双芯片方案能够有效利用2G/3G已有芯片产品，但会导致终端功耗的提升，影响用户体验；单芯片方案能够弥补双芯片方案中功耗大的缺陷，但2G/3G/4G的集成芯片需进一步投入研发及生产资源。而无论采用何种方案，多模多频都将提高产品的复杂度，导致研发周期的延长及成本的提高。

3 国际LTE多模多频终端发展策略

纵观全球市场，目前美国、日本、韩国等国家的LTE网络发展迅速，用户集中度较高。伴随着国内TD-LTE扩大规模试验的不断深入，中国LTE市场将逐渐步入商用阶段，因此积极借鉴国际LTE先行者的成功经验具有一定的现实意义。

（1）美国Verizon Wireless

全球LTE商用部署首先从美国拉开序幕。作为全球最大的CDMA网络运营商，Verizon选择LTE FDD作为4G演进技术，并于2010年12月宣布正式启动LTE服务。经过两年多的经营，目前其LTE网络可覆盖486个城市，接近全美面积的90%，覆盖人口达2.6亿。同时，Verizon的合约用户月平均消费额达145.42美元，ARPU值得以迅速提升。Verizon的LTE大规模商用计划，引发了美国市场的“鲶鱼效应”，也促成了全球LTE商用的星火燎原之势。

Verizon在LTE运营方面的成功与其灵活有效的终端策略密不可分。为兼容3G阶段所采用的CDMA EV-DO网络，Verizon选择CDMA/LTE双模双待技术方案，联合主流芯片和终端合作伙伴，积极推动各类数据终端及智能手机的研发及产业化。双模双待方案在多模互操作、LTE语音方案等方面降低了终端产品的技术难度和复杂度，使得Verizon能够快速推出商用化终端产品，从而带动了LTE用户的快速增长。

（2）日本软银

2012年2月，日本第三大电信运营商软银在东京、名古屋、大阪等城市正式推出TD-LTE商用服务。截至2013年4月，软银TD-LTE用户数已突破100万，网络规模增长迅速，用户体验良好。

软银在TD-LTE各发展阶段采用了不同的终端策略。在TD-LTE商用初期，考虑到日本国内密集的人口分布及庞大的数据流量需求，软银将单模MiFi作为主打终端，成功实现了3G网络流量的分流。随着商用进程的推进，软银积极拓展终端销售渠道，引入多样化终端以完善TD-LTE产业链。2012年10月，软银在秋季会上宣布联合华为、摩托罗拉、夏普、富士通和京瓷等，推出6款GSM/WCDMA/TD-LTE 3模智能手机，多模智能终端的推出显著驱动了用户的高速增长。

（3）韩国SK电信

LTE技术在韩国的用户接受程度很高，目前用户数已突破2 000万，约占全国人口的40%。其中，发展最快的SK电信于2011年7月正式商用LTE FDD，截至2012年4月其LTE用户数已经超过1 000万。依靠国内三星、LG等终端企业的支持，SK推出了多款LTE终端，以支持GSM/WCDMA/LTE 3模为主，包括25款智能手机、5款平板电脑、2款USB Modem和1款支持LTE功能的相机。同时，SK积极拓展LTE高清电影下载、视频通话等业务应用，并联合手机游戏公司上市网络游戏，吸引了众多年轻用户。

通过Verizon、软银和SK电信的例子可以看出，国际领先的LTE运营商在发展LTE网络时均根据用户的实际需求和产业的发展情况，选择双模、3模作为过渡阶段LTE终端多模多频的技术要求，通过平衡技术难度与市场需求两方面因素，促进LTE生态系统的快速发展。

4 TD-LTE多模多频终端发展策略

截至2013年5月，全球共TD-LTE终端166款，仅占全部LTE终端的20.2%，并且主要仍以CPE、MiFi、数据卡等数据类终端为主，手机类终端发展缓慢。而目前国内产业链多以5模13频作为LTE终端的唯一发展目标，过高的多模多频要求并不利于TD-LTE终端的发展。

（1）芯片及终端环节面临较大的技术挑战

LTE多模多频对芯片的工艺、功耗和终端的集成度提出了巨大考验。相比国际企业，国内核心芯片企业开发技术及经验积累仍有不足，在设计、研发和生产制造等方面存在一定的差距。特别是，国内企业的优势主要在TDD领域，在WCDMA/LTE FDD等方面基本处于技术和市场的双重劣势。

另一方面，5模13频的产品需求也相应地提高了终端开发的技术复杂度，增加了终端整机相关设计及生产环节的压力和负担，导致产品开发周期的延长和市场参与门槛的提高，因而打压终端企业投入产品开发的积极性，并影响TD-LTE终端快速进入市场。

（2）多模多频导致芯片及终端成本剧增

一方面，考虑到技术复杂度及客户需求的紧迫性，企业不得不投入大量的人力物力支持多模芯片及终端的开发，特别是WCDMA等制式的开发工作量较大，大量的成本开销无可避免。

另一方面，若需支持WCDMA等制式，国内芯片及终端企业需要向高通等公司缴纳高额的专利费用。这无疑将在相当程度上提高企业的产品成本，最终削弱芯片及终端产品的市场竞争力。

（3）短期内用户规模及需求有限

尽管近年来TD-LTE发展迅速，但目前全球范围内LTE网络仍以热点或区域覆盖为主，产业仍处于不断发展上升的过渡阶段。从长远来看，支持5模甚至6模制式十分必要；但考虑到目前的国际漫游大都以语音业务为主，数据业务漫游的需求比例较低，因此在短期内，支持5模以上产品的用户需求和规模十分有限。

参考国际LTE发展的前期经验，考虑到5模13频芯片与终端开发过程中所面临的技术难度、成本开销等压力，以及TD-LTE产业链的健康持续发展，建议国内产业链优先引入双模、3模等手机终端作为国内TD-LTE市场多模终端发展的过渡产品，而将5模、6模手机作为长期的产品发展目标。

这样建议的原因是：第一，过渡产品可减轻芯片及终端企业的研发压力，缩短TD-LTE产品的开发周期，提高企业的资金滚动效率，带动企业投入的积极性；第二，过渡产品技术指标的相对降低将促进产品价格的适度调整，进而有利于TD-LTE终端的快速上量；第三，过渡产品可在TD-LTE市场启动初期避免知识产权纠纷、降低专利风险，从而为TD-LTE产业的健康发展营造良好的环境。

参考文献：

[1] GSA. Evolution to LTE Report[R]. 2013.

[2] GTI. Multi-Mode Multi-Band Device Requirements and Architectures[R]. 2012.

[3] 王映民，孙韶辉. TD-LTE技术原理及系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2010： 22-24.

[4] 蒋远，汤利民. TD-LTE原理与网络规划设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[5] 王令侃，林晓轩，陈炜，等. TD-LTE技术发展及其应用[J]. 移动通信， 2011（6）.