TD-SCDMA技術優勢與演進策略

2019-11-03 09:35:36

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楊驊　大唐電信集團，北京100083　　摘要：介紹第三代移動通信中TDD系統的特點，比較了兩種TDD技術的異同，分析了TD-SCDMA制式的技術與經濟優勢。

　　關鍵詞：TD-SCDMA；CDMA；TDD；FDD

　　在20世紀的最后20年內，現代移動通信技術走過了第一代（模擬系統）和第二代（窄帶數字系統）兩個階段。在新千年之交的時期，將要完成第三代移動通信（正式名稱為IMT-2000）標準的制定工作，為今后十余年移動通信的發展打下基礎。

　　從20世紀90年代起，移動通信就以極高速度發展。2001年，我國移動通信用戶已突破1億，而且，還在以較高的速度增長。手機逐漸普及并帶來對通信個人化的強烈需求，互聯網的高速發展又帶來了移動數據通信的機遇。回顧近十年的發展，可以說，移動通信技術的發展開辟了一個巨大的市場，而市場的需求又推動了第三代移動通信技術進步和國際標準的制定。

　　2000年5月，國際電聯正式發布了第三代移動通信標準，即：兩種TDMA模式（美國提出的UMC136(FDD)和歐洲提出的E-DECT(TDD)）、兩種CDMA FDD模式（歐洲提出的WCDMA(DS CDMA)）和美國提出的CDMA2000(MC CDMA)和一種雙工TDD模式（CDMA TDD，其中包括中國提出的TD-SCDMA和歐洲提出的UTRA TDD）。其中三種基于CDMA的技術制式被業內普遍認同為主流標準，目前各國制造業均在大力開發這三種技術與產品。

　　1　TDD（時分雙工）系統的主要特點

　　在第三代移動通信標準制定過程中，國際上對TDD（時分雙工）方式第一次給予了高度重視，在CDMA和TDMA系統中都制定了TDD的標準。很多國家的營運商都表示了首先選用了TDD系統的愿望。其主要原因如下：

　　（1）根據目前對市場的預測，IMT-2000在投入運行后不久，數據業務將會超過話音業務。而數據業務的最主要部分將是不對稱的、ip型的業務。

　　（2）在同樣滿足IMT2000要求的前提下，TDD系統有以下特點：1）TDD能使用各種頻率資源，不需要成對的頻率；2）TDD適用于不對稱的上下行數據傳輸速率，特別適用于IP型的數據業務；3）TDD上下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于使用諸如智能天線等新技術，達到提高性能、降低成本的目的；4）TDD系統設備成本較低，將可能比FDD系統低20％-50％。

　　可見，移動通信一定是以FDD為主流的傳統論點已受到挑戰，TDD系統在第三代移動通信中的位置已不可動搖。目前，多數人預測第三代移動通信網絡的前景是一個共同的網絡，衛星移動通信系統用來完成全球無縫覆蓋，FDD系統用來建設全國和國際移動通信網，而TDD系統用來在城市人口集中地區提供高密度和高容量的話音、數據及多媒體業務，用雙模甚至多模用戶終端來實現全球漫游。

　　2　TD-SCDMA與UTRA TDD的比較

　　歐洲提出的UTRA TDD與TD-SCDMA同為TDD技術，兩者既有共同點，又由于兩者采用技術不同而功能有所不同。TD-SCDMA是根據目前國際上無線接入技術的發展，參考了國際上新的CDMA系統，又引入了我國具有知識產權的技術和特點來設計的。

　　TD-SCDMA與UTRA TDD的相同之外：

　　（1）使用TDD雙工方式；（2）同時使用FDMA/TDMA/CDMA；（3）使用相同QPSK射頻調制解調技術；（4）使用相同的正交可變擴頻系數的擴頻調制方法；（5）使用相同的超幀和無線幀長度；（6）使用相同的數據復接和分接方法；（7）在信道編碼和交織方面，使用和3GPP完全相同的技術；（8）CDMA TDD將使用完全相同的第二、第三層信令。

　　TD-SCDMA采用的特殊技術和設計：

　　（1）是一個同步CDMA的系統，用軟件和幀結構設計來實現嚴格的上行同步；（2）是一個基于智能天線的系統，充分發揮了智能天線的優勢，并在未來可能使用SDMA；（3）基于軟件無線電技術，所有基帶數字信號處理均用軟件實現，而不依賴ASIC；（4）在基帶數字信號處理上，聯合使用了智能天線和聯合檢測技術，達到比UTRA TDD高一倍的頻譜利用率；（5）基于智能天線，使用接力切換技術，和CDMA的軟切換相比，簡化了用戶終端的設計，克服了軟切換要長期大量占用網絡資源和基站下行容量資源的缺點。

　　由此可見，TD-SCDMA系統和UTRA TDD在網絡和高層信令的設計上是完全一致的。換句話說，CDMA TDD的系統結構和基本考慮是完全相同的，因而，完全可能在2001年內實現集成，成為一個統一的標準。但應當注意的是，TD-SCDMA使用和實現了智能天為代表的新技術，導致各方面的優勢。

　　綜上所述，UTRA TDD的功能已被TD-SCDMA全面覆蓋，兩者的融合已不存在技術上的障礙。歐洲UTRA TDD的提出和倡導者，德國西門子公司于2001年7月已正式宣布，將停止UTRA TDD的開發，而全部轉入TD-SCDMA的技術與產品開發。這就意味著，TD-SCDMA事實上已經成為全世界唯一的第三代TDD標準。國際電聯TDD專門劃分的頻段將完全被TD-SCDMA使用，為TD-SCDMA走向全世界鋪平了道路，也為TD-SCDMA在世界漫游創造了條件。

　　3　TD-SCDMA的技術與經濟優勢。

　　TD-SCDMA是由大唐集團代表中國提出的第三代移動通信標準。雖然它的提出較晚于其它標準，但也正是因為這一點，TD-SCDMA吸納了九十年代移動通信領域最為先進的技術，具有強大的后發優勢。

　　TD-SCDMA是CDMA（碼分多址）技術與現代高科技相結合的全新技術。與WCDMA和CDMA2000所采用FDD模式（FDD--頻分雙工，上下行鏈路在不同頻帶上工作）不同，TD-SCDMA由于同時采用了同步CDMA、智能天線、軟件無線電、聯合檢測、接力切換、低碼片速率、多時隙TD-SCDMA、直接擴頻CDMA、自適應功率調整等一系列高新技術，從而大大增加了系統容量，提高了系統抗干擾性能，大大降低了發射功率，節約了制造成本。與其它系統相比，TD-SCDMA具有如下突出優勢：

　　（1）就移動通信技術的要本性問題－－頻譜資源利用率而言，TD-SCDMA的頻譜利用率最高。我國移動電話普及率目前還不到10％，隨著移動電話普及率的大幅度提高，將使得第二代移動通信頻譜資源嚴重不足，因此，我國發展第三代移動通信首先是要解決移動電話用戶的高速增長與頻譜資源不足的矛盾。TD-SCDMA的頻譜利用率數倍于WCDMA與CDMA2000，而且它不象FDD標準那樣需要成對的頻率，可以充分利用零碎頻段。因此TD-SCDMA可以有效地解決頻譜資源緊張的問題。

　　（2）由于TD-SCDMA的系統容量大大高于另外兩種標準，特別適合于大城市等高業務密度區域。又由于TD-SCDMA可以動態調整上下行數據傳輸速率，特別適合處理上下行不對稱的Internet型數據業務。所以，與WCDMA和CDMA2000相比，TD-SCDMA能夠更好地滿足運營商處理大業務量和經營Internet型數據業務的要求。

　　（3）由于采用了智能天線等新技術，TD-SCDMA大大降低了發射功率，從而可以大大降低產品成本。另外，TD-SCDMA擁有自主知識產權，可避免因使用外國公司專利而必須交付的高額知識產權費用，從而可進一步降低產品成本。

　　（4）可以利用GSM核心網絡，在業務需求量大的地方先行以“孤島”方式部署TD-CDMA基站，與現有的GSM網絡完全兼容，從而實現從第二代移動通信技術到第三代移動通信技術平滑過渡，最大限度地利用我國現有的非常龐大的第二代移動通信網絡資源，最大限度地保護現有資本，節省演進成本。

　　（5）目前，國際上已經開始了第三代后技術的研究，研究熱點包括：TDMA技術、TDD技術、智能天線技術、軟件無線電技術、下行包交換數據的高速傳輸技術等，這些技術在TD-SCDMA系統里已經有所應用。由此可見，TD-SCDMA在一定程度上代表了技術的發展方向，具有相當的前瞻性。

　　4　結束語

　　采用具有中國自主知識產權的第三代移動通信標準TD-SCDMA，有利于國內更多的制造商投入3G的開發，將帶動我國民族移動通信產業在第三代移動通信技術的群體突破，并贏得搶先進入市場的先機，為未來市場的發展創造寬松的環境，并極大地推動我國移動通信的產業化發展。

摘自《黑龍江通信技術》2001.12月

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