刘礼白 信息产业部电子第七研究所
3G标准的建立用了十五年时间，3G标准遇到了困难，3G的设备一再推迟进度，3G的技术与3G的目标发生了矛盾。TD-LAS-CDMA技术的发明，为3G目标实现亮起了曙光，为振兴我国民族移动通信产业带来了难得的机遇。
1、关于3G有困惑
1.1 15年产生3G标准
从ITU1985年提出未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）概念，到正式定名为国际移动通信系统IMT-2000，再到修订对统一系统标准的理解，给出IMT家族的折衷提法，最终到1999年底完成IMT-2000无线技术详细规范，整整花了十五年时间。建立国际标准的过程，既是推进国际通信技术进步的过程，又是国与国之间，企业与企业之间利益争夺的过程。因为标准的基础是专利，专利的背后是市场和经济利益。
“IMT家族”的概念是技术和利益的折衷体现。最终确定的这个家族包括有IMT-DS,IMT-MC,IMT-TD,IMT-SC和IMT-FT。
在技术上，3G是对2G的继承和发展，继承的主要方面在于：第一，3G和2G同属蜂窝状覆盖网络，有相似的无线资源管理和移动性管理；第二，同是数字移动通信，用相似的编码与调制解调技术。
3G与2G在技术上的主要差别在于：3G要适应多媒体业务和互联网浏览，因此需要更高的速率、分组交换和不对称业务。
制造商在建立3G标准时，都希望新的标准对自己原有的技术基础有良好的继承性，既便于自己对新一代系统的开发，又利于广告宣传“平滑过渡”，以把握已经占有的2G的市场。
在运营上，2G已经在全球形成了巨大的通信网络规模，运营商不希望一下子丢掉这么大的基础设施，用户也期待能有个“平滑过渡”。
由于以上原因，在国际标准建立过程中，各国向ITU所得的建议方案，基本上都是2G的技术，做了3G的标准，而各国，各公司的2G技术基础不同，统一标准难于形成，折衷的结果便是“家族”概念的标准。
回顾第三代移动通信标准建立的初衷是全球统一标准、全球漫游、多媒体业务，而目前已确定的标准情况是没有形成真正的全球统一标准，而且多种体制并存。全球漫游要靠多模手机，而同时适应五种空中无线接口技术的手机实现起来谈何容易。
1.2 标准落后于时势
3G有标准建立花费了十五年。十五年来，信息技术、通信技术有了一系列的重大发展和更新。十五年前，以实现ISDN为最终目标，接着将原先的ISDN称作窄带ISDN，通信发展的目标为宽带ISDN。随着计算机通信的发展，分组交换兴起，动摇了传统的电路交换体制，出现了异步传输模式（ATM）。同时，图像传输的需求发展起来，要求通信系统适应多媒体传输。从而，人们幻想有线电视广播网、计算机数据通信网、公众电话网三网合一。继而互联网技术在全球兴旺起来，人们发现了互联网协议（IP）是实现三网合一理想所追求的唯一途径。今天，建立全IP的超宽带的信息网络才是人们的最终目标。
基于第二代基本技术的第三代标准系统，在1998-2000年间被热炒，特别是在欧洲，其经营许可权销售上千万美元，然而到了2001年系统发展商发现要达到第三代标准的要求并不容易。
因为第二代的技术与第三代的要求是有矛盾的，刚刚确定的第三代标准都有一个分阶段实施方案，而这种分阶段与信息技术的发展和需求相比滞后太多。因此，第一阶段标准制定就是履推后，第二阶段标准更加难于确定，系统设备的制造依据标准，标准的基础是技术，技术拖了标准，标准拖了设备，所以3G迟迟出不来。
1.3 2.5G可以缓解对3G的需求
GPRS与EDGE是GSM向3G过渡的途径，被称为2.5G。GPRS即通用分组无线服务。通过在GSM使网络具有提供分组无线服务能力，终端编码设计有CS-1,CS-2,CS-3和CS-4方案，数据率分别为9.06kb/s,13.4kb/s,15.6kb/s和21.4kb/s，在无线资源管理上有12级配置方案，从1时隙收、1时隙发，到8时隙收、8时隙发不同组合，形成最高171.2kb/s的数据传输能力。
EDGE即增强型数据速率改进，是在GSM GPRS基础上将信道调制方式由GMSK改为8PSK，从而可以将单时隙传输速率提高到48kb/s。所以如果上行或下行信道集中8时隙传送，则数据率可以达到每方向384kb/s的最高传输速率，从而可以基本满足多媒体服务的需求。
从网络角度说，GPRS要求在GSM网络中增加服务GPRS支持结占SGSN和网关GPRS支持结点GGSN，前者提供GPRS骨干网与无线接入网之间的接口，实现在GPRS状态下对移动台的移动性管理无线资源管理，后者则是GPRS核心网与外部IP网或分组交换数据网之间的网关，实现通信协议的转换。
目前国内GSM网络向2.5G的升级正在全国各大中城市普遍展开，这将在相当长的一段时间内缓解对3G运营的市场需求。
2、TD-LAS-CDMA的产生
2.1 从基础研究开始
基础研究是技术创新最根本的源泉，CDMA技术的基础是正交序列族的构成，这是一个纯数学问题，用于CDMA的理想正交序列族应该有理想的自相关和互相关特性。
早在60年代末，国防工程的研究需要，调动了全国的计算机支持寻找最佳正交序列族的研究，尽管当时未能获得理想的结果，但却大大鼓舞了研究人员的钻研积极性，特别是李道本教授，孜孜不倦，持之以恒，终于在三十年后，找到了构成无干扰窗口（零窗口）的LAS码方法，这个方法是寻求从根本上消除正交序列间难于避免的相互干扰。而高通公司的CDMA设计，以及当前所有的第三代蜂窝移动通信系统设计，所沿用的无一不是按照高通提出的功率控制方法，即相对减少正交序列间相互干扰的技术途径。
2.2 汇聚人才创新机制
开发TD-LAS-CDMA的连宇通信技术有限公司于1999年12月组建，并先后成立“北京连宇公司”及“北京连宇上海分公司”和“美国连宇公司”，分别在北京、美国和上海进行研究开发工作。
作为“连宇通信”董事会的高级智囊机构，连宇通信高级顾问委员会来自中科院、中国工程院院士和深资教授专家组成。连宇通信的董事长由无线通信领域国际知名专家，权威人士海外华人李建业博士担任，TD-LAS-CDMA发明人李道本教授任首席科学家，汇聚了大量留学归来学子和国内知名专家，全公司140多名技术人员中70％以上是硕士以上学历，大多数在国内外知名公司有过创业与发展的经历。
连宇公司吸收海内外风险投资基金，以股份制公司方式运作。
2.3 先期开发
2000年9月，“连宇通信”开发的LAS-CDMA原理样机，在完成严格的室内、外测试后，通过了信息产业部组织的“LAS-CDMA技术验证评估会”的验证评估，由信息产业部邮电科技委宋直元主任和电子科技委童志鹏主任主持的15人高级专家组的评估结论是：LAS-CDMA技术在理论上是正确的，应用上有充分的现实性，是对CDMA的一项创新，并建议在产业政策中支持这一技术的开发，大力推进标准化。
2001年10月，“连宇通信”开发的TD-LAS-CDMA系统验证样机在上海进行了室内和市区试验，成功地实现了在一个载波上同时传送话音、数据和图象的频谱复用技术，而传统CDMA至今尚无经济合理的解决方案。
2.4 TD-LAS-CDMA的技术特点
（1）全新技术思路
CDMA意为码分多用户接入（俗称码分多址），顾名思义，码是基础。码即正交序列族。高通公司选用了沃尔什函数构成正交序列族，再加最长线性移位寄存序列。从此，所有的CDMA系统，包括即将面世的第三代蜂窝移动通信主流体制无一例外，我们可以将它们统一称作传统CDMA。
由于传统CDMA的正交序列族不能同时构造出理想的自相关和互相关函数，所以必然存在多用户接入引起的干扰，特别是名为“远近效应”所引起的各种干扰。为此，在传统CDMA中高通公司引入了一项重要的专利：上行信道功率控制技术，该技术后来得到了许多发展，各国学者提出了许多改进算法，力求提高控制效果，以将干扰降到最低。但是，这种设计思路从根本上讲，只是降低干扰的设计，除非消除干扰的设计，这就注定了传统CDMA是一个自干扰系统，系统的用户容量决定于干扰的饱和。
TD-LAS-CDMA的独特的技术思路始于LAS码的设计。李道本教授首先构造出成对的互补序列族，用这种成对的互补序列族即可以获得无干扰的窗口，在系统的另一端作信号检测时，则限制在无干扰窗口进行。因此，从根本上消除了干扰的形成，然后再用一种扩展码增加正交序列数，以满足多小区使用的需要，这种设计，即所述LAS码。LAS码消除了多用户接入中的互相干扰，因此系统用户容量只受噪声电平限制，成为噪声饱和系统。
基于减少接入序列码相互间干扰的传统CDMA系统，是自干扰系统，所以传统CDMA的基本设计思路就是如何在系统实现中适应自干扰系统的特性，从各个方面去降低自干扰，高通公司的主要专利项目几乎都是围绕着这么一个中心而建立的。
基于无干扰窗口的TD-LAS-CDMA，首先是建立一个无干扰窗口设计，在实现了无干扰窗口设计之后，信道几乎成为理想的信道，所以全部的后续设计就是如何实现高效的信道传输，高效的频谱复用，与全互联网协议的系统街接等另一类的专题技术，属于更高层次的技术追求和功能追求。
（2）优良的技术特性
由于LAS-CDMA的码型设计，将传统CDMA的干扰受限系统发展到噪声受限系统，新系统就具备了一系列突出的技术优势。
系统频谱效率一直是蜂窝移动通信系统设计的焦点，是未来信息通信网的瓶颈。从技术上讲，与频谱效率相联系的是信道容量参数，它决定于信号对噪声和所有干扰功率之比。在传统CDMA系统中，干扰远大于噪声，而LAS-CDMA中消除了干扰，因此，系统频谱效率大大提高，用户容量将远高于传统CDMA，它将有可能解决未来系统对用户容量的需求。
实现全互联网协议是未来三网合一，固定、移动网一体化的技术基础，而互联网技术的引入又必然带来对不对称业务的突出需求，因此，时域双工（TDD）将使频谱利用更加合理，而时域双工中可能引入的同频干扰在传统CDMA中是难以解决的矛盾，但LAS-CDMA却不存在这个矛盾。
第三代蜂窝移动通信的一个重要目标是实现多媒体传输，但由于语音、数据、图象对传输误码率要求不同，最经济的办法是按照不等功率传输。在传统CDMA中难以在同一载频谱上实现。而TD-LAS-CDMA却提供了技术可能。
TD-LAS-CDMA同时适用于频域双工（FDD）和时域双工（TDD），在频域双工系统中，可提供更高的频谱效率，是对FDD的增强。在时域双工系统中，彻底地解决了多用户间互相干扰问题，因此，具有突破性的价值。
（3）完全的自主知识产权
当今世界是知识经济时代，知识产权，对拥有者是发展经济的杀手锏、金钥匙。对无有者，则是受其制约的紧箍咒。
过去十几年来，由于我们没有掌握移动通信系统与设备制造技术，粗略估计，外商已在中国市场销售约1000亿美元的设备。近年来，我国自己开始建立移动通信产业，尚只获得国内市场的8-10％的份额（其中很大一部分仍然是OEM产品），其技术引进费已逾1亿美元，当前正在与高通公司谈判的CDMA生产许可权与技术引进问题，要价相当惊人！
产业界多么希望能够有自己知识产权的系统与设备制造技术。
TD-LAS-CDMA恰逢其时，由于其独特的技术思路，与高通公司迥然不同，所以相应的设计技术将与高通公司等有关CDMA技术的专利不会发生重叠，例如，Chip同步技术、功率控制技术、软切换技术、多用户检测技术、Rake技术等，都是传统CDMA中最关键的专利，而TD-LAS-CDMA均可不用，TD-LAS-CDMA拥有完全的自主知识产权。
3、民族移动通信产业的机遇
（1）技术创新，移动通信新的里程碑
蜂窝通信的创意，以TDMA为基础的GSM成功，以及高通公司的CDMA技术，都是移动通信技术发展的重要里程碑。TD-LAS-CDMA正是下一个里程碑。迄今为止，所有的CDMA移动通信系统无一例外地沿用美国高通公司的技术思路，即选择沃尔计函数加最长移位寄存器序列构成正交码族，用功率控制来降低，而不是消除正交序码间产生的干扰，使用到达接收端所有有用与无用信号功率电平相等的调正准则。
上述传统的设计思路和由此而形成的大量专利，给高通公司带来了巨额利润，也成为其趾高气扬傲视全球移动产业界的资本。
TD-LAS-CDMA从编码方法上实现了历史性的创新，在系统实现上遵循着消除（而不是减少）正交序列码间干扰的设计思路，因而可以获得比传统CDMA大得多的容量，更加适合于未来多媒体信息传输的需求，刚好可以与当代正在发展的超大容量，全IP的信息网络相街接，这正是传统CDMA所难以解决的技术障碍。
若TD-LAS-CDMA系统开发成功，将会对全球移动通信体制产生改朝换代的巨大影响，是理所当然的新的里程碑。
（2）知识产权，民族移动通信产业的灵魂
没有自主知识产权，难以建立起强大的民族移动通信产业，若大的移动通信市场，长期以来是外商的一统天下。
就我国移动通信市场而言，第一代移动通信是数百亿美元，第二代是数千亿美元，未来的第三代将是数万亿美元。
第一代移动通信市场全部为外商占有，第二代我们的民族产业只占了一个尾巴，而花费的购买生产许可权和技术引进费（实际上真正买到技术的并不多）相当惊人，第三代移动通信尚未开始，要是能正正立足于自主知识产权的系统标准，用自己开发的系统设备建网，既可以节省大量的生产许可权和技术引进费开销，更可以自己拥有自己的系统与设备市场。
美国人为了占有中国的CDMA市场，不惜总统出面，外交途径对中国施压，我们要是有自己知识产权的系统和设备制造技术，也就不再会有外商挤压中国市场的情况发生。
（3）民族移动通信产业发展将增强我国综合国力
政治以经济为基础，经济靠技术来支持。信息产业尽管当前遇到一些暂时困难，终究仍然是发达国家的支柱产业，是发达国家藉以赚取高额利润的主要手段。因此，自主知识产权的TD-LAS-CDMA若能成功实现，将大大增强我国在信息产业领域的国际地位和经济实力，将会对我国在国际高技术领域与世界强国的竞争中增加一个重磅武器，在未来技术市场的竞争中，将是一杆杀手锏。
（4）希望尽快形成标准，推进技术发展
TD-LAS-CDMA有了这样良好的技术基础，为加速推进技术发展，需要尽快地建立TD-LAS-CDMA标准，与国际上各种移动通信系统体制一样，首要的是成为国家标准，成了国家标准才能为行业所接受并予以遵循，才能保证未来不同企业所生产的系统和设备可以互联互通。
一经确认作为国家标准，就可以继而申报国际电联纳入国际标准，从而促进该系统技术可以进入国际市场。
中国出现TD-LAS-CDMA是一个难得的发展遇机，但是技术机遇要靠人去所握，放松了就可能丢失掉，希望不要因此构成历史的遗憾。
摘自《移动通信》2001年第11期
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