TD-LTE終端產品

TD-LTE終端產品是依據TD-LTE技術進行開發研製的終端產品。TD- LTE（Time Division Long Term Evolution，分時長期演進）是基於3GPP長期演進技術（LTE）的一種通訊技術與標準，屬於LTE的一個分支。該技術由上海貝爾、諾基亞西門子 通信、大唐電信、華為技術、中興通訊、中國移動、高通、ST-Ericsson等業者共同開發。

基本介紹

• 中文名：TD-LTE終端產品
• 外文名：TD-LTE Terminal products
• 所屬技術：OFDMA技術
• 制定者：3GPP組織制定

TD-LTE終端產品分類

移動通信終端的基本硬體結構包含基帶單元、射頻單元、電源管理單元、套用處理單元以及外設單元等部分，如圖1所示。

基帶單元主要包含基帶晶片和存儲單元，負責無線信號與數據信息之間的處理和轉換，完成調製解調、編解碼、協定處理和對外部設備的控制管理等功能。

射頻單元主要包含射頻晶片、射頻前端、射頻放大器等元件，主要負責終端與基站之間的無線信號收發、上下變頻、功率放大等。

電源管理單元主要包含一塊或多塊電源管理晶片，負責對整個終端的供電管理，將電池能量按照不同單元的需求分成若干路不同特性的電路，給各單元供電。

套用處理單元主要包含套用處理器晶片和記憶體單元，負責運行圖形化用戶操作界面、高層業務及套用、多媒體處理、用戶數據的存儲等。

外設單元的組成則與終端的類型和功能相關，主要包含USB接口、藍牙、Wi-Fi、GPS、螢幕、鍵盤、觸控螢幕等，根據終端實現功能的不同，外設的選取將有所不同。

圖1 移動終端通用硬體架構示意

TD-LTE終端產品升級

隨著4G LTE時代的到來，為適應LTE技術的特點和優勢，終端硬體也面臨相應調整，需要做相應升級，主要包含以下幾方面：

— 終端需快速匹配全球多種制式和多種頻段網路同時運營的局面，儘快滿足多模多頻段要求；在射頻單元採用能支持多頻段及多通道的射頻晶片，以支持多種制式和頻段的無線信號收發；減小晶片成本需提高射頻晶片工藝、採用模組化射頻前端器件和減小布板面積；

— 開發多模單晶片基帶晶片，並採用45nm及28nm等晶片工藝、提高單位面積門電路數量，降低晶片面積和成本；多採用專用硬體加速器等器件，加速終端通信處理能力；

— 提高晶片電源管理技術，降低晶片和終端功耗。

終端形態

移動通信用戶包含個人、企業、行業等多種類型，其使用需求和場景也存在較大的差異。為了滿足用戶基本通信、商旅出行、家庭、娛樂等多種多樣的需求和使用場景，終端需要提供多種形態的產品，其中CPE、手機、數據卡、移動熱點、平板電腦、無線通信模組等就是最基本的幾種終端類型。

CPE終端

CPE（Customer Premise Equipment）是一種遊牧式的寬頻無線裝置，與移動熱點終端類似，也集無線數據機、Wi-Fi接入點和路由功能三者於一身，可實現多用戶共享移動寬頻接入。其內置的數據機可接入TD-LTE、TD-SCDMA等無線網路。其內部路由功能可在多個用戶和無線設備間通過Wi-Fi共享同一無線網路連線。CPE可同時支持20位以上的Wi-Fi用戶，支持Wi-Fi功能的手機、平板電腦、筆記本電腦等設備都可以通過CPE接入無線網路。同時，CPE也具備Wi-Fi路由器產品的所有通用功能，如802.11b/g/n、Web頁面功能配置等。

TD-LTE CPE可以套用於家庭上網、企業上網等場景。用戶通過購置TD-LTE CPE，並插入USIM卡，不需安裝用戶客戶端，即可以實現上網功能。CPE在功能上與移動熱點終端類似，其主要差別在於，CPE終端的體積較大，能夠使用外置天線，允許同時接入的Wi-Fi終端的數量更多。它一般不含獨立電池，所以不便於個人攜帶，多為固定場景下使用或者固定在特定車輛上，並有穩定的外接電源供電。

手機終端

手機終端即具備語音通話、簡訊、彩信、數據上網並支持號碼簿、拍照、音視頻播放等功能的常見的手持終端。

手機從性能上一般可分為智慧型手機（Smart phone）和非智慧型手機（Feature phone）兩大類。隨著移動網際網路業務的迅速發展，目前非智慧型手機已逐步退出歷史舞台，智慧型手機已占據市場的主要份額。而隨著無線通信技術不斷演進發展，手機在軟體、硬體和外型方面也發生了巨大的變化，軟體功能日趨豐富，硬體處理能力接近PC，觸控手機逐漸取代鍵盤手機成為主流。現在，智慧型手機已越來越像一台個人電腦，具有獨立的作業系統，支持多任務，集成瀏覽器、郵件、視頻、音樂、辦公等套用和功能，同時用戶也可以自行安裝套用軟體、遊戲等第三方服務商提供的程式，使得手機的功能不斷擴充。

目前主流的智慧型手機作業系統包括Android、iOS和Windows Phone。智慧型手機為用戶提供了足夠大的螢幕尺寸和數據接入頻寬，既方便隨身攜帶，又為各種服務提供了套用平台。智慧型手機中的套用通過無線網路訪問網際網路服務已經成為主流方式，如股票、新聞、天氣、社交套用、地圖、音樂等套用，使得用戶在信息獲取、社交、生活服務等日常生活領域的使用習慣不斷改變，逐步進入了移動網際網路時代。隨著4G時代的到來，無線網路接入頻寬將達到100Mbit/s以上，智慧型手機的無線數據通信性能將大幅提升，將進一步促進移動網際網路業務的快速發展。

數據卡終端

數據卡是一種專門用於便攜設備的無線上網通信設備，通常配合筆記本電腦和桌上型電腦等PC設備使用，通過行動網路接入寬頻業務。

數據卡硬體結構簡單，僅包含無線通信基帶晶片、射頻晶片、射頻前端、USB接口單元等基本單元。使用時，通過USB接口與PC設備連線，能夠實現無線上網、簡訊收發等基本業務。用戶可以通過在PC側安裝的客戶端軟體查看當前網路連線狀態以及實現連線配置管理等功能。

移動熱點終端（Mobile Hotspot）

移動熱點終端，又叫MiFi，是一種攜帶型寬頻無線接入裝置，集數據機、Wi-Fi接入點和路由功能三者於一身，攜帶輕便，非常適用於商旅出行、多人戶外上網等套用場景。內置數據機可接入無線通信網路（如TD-LTE、TD-SCDMA等），同時通過內置Wi-Fi接入點模組連線周圍的Wi-Fi終端，使得周圍的Wi-Fi終端可通過移動熱點終端接入無線通信網路，進行數據上網業務。同時，其內部路由功能可使多個Wi-Fi用戶或無線設備共享同一無線通信連線，具備良好的資源共享性能。

移動熱點終端還具備操作簡單、可獨立電池供電等特點。因其通過Wi-Fi與其他終端進行連線，省卻了移動熱點終端與不同形態終端進行軟硬體適配的過程，用戶不需要安裝特定的客戶端軟體，操作與現有WLAN無線路由器完全相同。

一般移動熱點終端可同時支持5～8位用戶，具體數量取決於移動熱點終端產品的處理能力。包括手機、平板電腦、筆記本電腦在內的所有支持Wi-Fi的設備都可以通過移動熱點終端接入網路。同時，移動熱點終端還具備Wi-Fi路由器產品的所有通用功能，如802.11b/g/n、Web頁面功能配置等。

在Wi-Fi終端設備越來越普及的今天，移動熱點終端越來越受到用戶的歡迎，它能使用戶在不更換現有手機、平板電腦等終端的情況下通過Wi-Fi連線TD-LTE移動熱點終端，使用基本的TD-LTE移動寬頻數據業務。

平板電腦

平板電腦（Tablet Personal Computer，簡稱Tablet PC、Flat PC、Tablet），是一種小型、方便攜帶的個人電腦，以觸控螢幕作為基本的輸入設備，允許用戶通過觸控筆或數字筆來進行作業。用戶也可以通過內建的手寫識別、螢幕上的軟鍵盤、語音識別或者一個真正的鍵盤（如果該機型配備的話）來進行輸入。目前商用的平板電腦主要採用Android或iOS系統，基於Windows 8作業系統的平板產品正在逐步進入市場。目前平板電腦多採用集成Wi-Fi模組或者3G模組為用戶提供無線網路連線。進入LTE時代後，集成LTE模組的平板電腦能夠為用戶提供更為高速的通信服務，使用戶樂享移動通信帶來的電子商務、娛樂生活為一體的便捷生活。

無線通信模組

無線通信模組是能夠提供無線通信功能的最小硬體單元，一般不會獨立存在，通常作為通信組成部分集成在平板電腦、物聯網、行業套用等終端中。無線通信模組在硬體上包含無線通信基帶處理單元、射頻單元、物理外接接口3個組成部分。一個終端只要具有與模組接口相對應的接口，即可通過此接口與無線通信模組連線，再通過添加相應的天線，終端就可實現無線通信功能。

無線通信模組具備多方面的優點：

— 成本低廉：模組僅包含最基本的通信單元，設計和開發成本低廉；

— 擴展性好：模組採用通用的全球統一的接口類型，只要終端具備此接口就可與模組連線，並且可隨時更換不同類型的模組，支持不同的無線通信制式，使得終端可以快速、低成本地升級支持更先進的無線通信制式；

— 套用方便，適應性好：在套用中，用戶可根據不同的套用需求，將模組插入到不同的終端類型中，以滿足多樣化的業務套用。

相比於Wi-Fi或者3G模組，LTE模組能夠提供更高的傳輸速率，更適合被廣泛地套用於如車輛監控、遙控、遙測、物聯網、工業數據採集、視頻監控、門禁等行業套用系統中。

終端能力

在LTE技術演進過程中，3GPP定義了若干終端能力參數組合以適合市場多樣化的需求。不同的終端形態（手機、數據卡、MiFi、CPE等）對尺寸、功耗的要求不同；消費者對終端價格的敏感程度會影響硬體成本、實現複雜度，如低端設備提供較簡單的功能，而高端設備提供高性能；運營商對功能的優先權要求不同也決定了當地市場的終端要求。

終端能力參數的制定避免了過多的可選功能，保證有用的功能設為必選。對於可選功能的支持情況，終端需要通過信令告知網路，網路在配置和調度終端時需要考慮終端上報的EUTRA能力（UE-EUTRA-Capability），以便允許網路與不同能力的終端配合工作。

為了限制過多的終端能力組合，3GPP LTE標準在R8中定義了5種終端類別（UE-Category），在R10中根據新增加的載波聚合（Carrier Aggregation）和增強MIMO功能補充了3種終端類別，以對應不同的上下行速率、調製方式和MIMO技術。

考慮到不同運營商功能的需求，為了方便對所有必選功能的終端進行一致性測試和IOT測試，3GPP引入了功能組指示（Feature Group Indicators，FGI）來指明終端是否對其中一些必選功能已經完成IOT測試。

終端EUTRA能力

在終端發起附著LTE網路的過程中，在收到基站詢問後，UE應上報終端EUTRA能力，包括UE類別（UE-Category）、指示索引（FGI）和其他與UE類別和指示索引獨立的能力，如支持的協定版本、制式及相應頻段、異頻測量能力等。

UE類別（UE-Category）

與UTRA不同，LTE UE-Category定義一個上行和下行組合的無線接入能力。3GPP在R8中定義了終端類別Cat.1～5，在R10中新增了Cat.6～8。每種UE類別分別定義了下行和上行最大速率，見表1。

表1 8種UE Category

UE Category	下行MIMO空間復用最大層數	上行支持64QAM	L2 Buffer大小	上/下行峰值速率
Category 1	1	不支持	150 kB	5/10 Mbit/s
Category 2	2	不支持	700 kB	25/50 Mbit/s
Category 3	2	不支持	1 400 kB	50/100 Mbit/s
Category 4	2	不支持	1 900 kB	50/150 Mbit/s
Category 5	4	支持	3 500 kB	75/300 Mbit/s
Category 6	2 or 4	不支持	3 300 kB	50/300 Mbit/s
Category 7	2 or 4	不支持	3 800 kB	100/300 Mbit/s
Category 8	8	支持	42 200 kB	1500/3000 Mbit/s

如果考慮到TDD系統不同的時隙配比，表2提供了3種類別終端在上下行時隙配比為2∶2和1∶3時的最大峰值速率，其中下行採用2×2 MIMO。

表2 3種終端典型時隙配比的峰值速率

上行/下行理論峰值（特殊子幀配比 10∶2∶2）
上下行子幀配比	UL∶DL=2∶2	UL∶DL=1∶3
Category 3	20/60 Mbit/s	10/80 Mbit/s
Category 4	20/80 Mbit/s	10/110 Mbit/s
Category 5	25/80 Mbit/s	13/110 Mbit/s

在版本與UE類別的對應關係上，R10版本的終端仍可能為Cat.1～5，並且R10 Cat.6～8的終端識別出網路的版本為R8或R9後，為保證後項兼容性會報告自己的類別為相應的Cat.1～5。

在R10中，Cat.1～5的終端也可能支持R10的功能，比如連續兩載波聚合。對於新增加Cat.6和Cat.7的終端，實現方式有很多可能，比如下行雙流MIMO和兩載波聚合，或下行四流MIMO。Cat.8為R10版本所能支持的最大終端能力，即支持5個20MHz載波聚合、下行八流MIMO和上行四流MIMO。

功能組指示（FGI）

UE在IE UE-EUTRA-Capability中包含功能組指示。對於一個特定的指示，如果特徵組中的所有功能均已實現並測試通過，那么 UE 將該指示設定為1，否則（即，其羅列的特徵組中的任何一個功能還沒有被實現和測試）將該指示設定為0。

UE對其不支持的RAT對應的所有指示設定為0。R8 featureGroupIndicators定義了32bit, R9 featureGroupIndRel9Add將其擴展為36bit，R10 featureGroupIndRel10 從101開始編號，現在已經定義到116。