TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展?fàn)顩r
1.4.1IMT2000標(biāo)準(zhǔn)化組織結(jié)構(gòu)
IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作由ITU負(fù)責(zé)和領(lǐng)導(dǎo)。其中，ITU-R的 SG8-TG8/1工作組負(fù)責(zé)制定RTT部分的標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T的SG11 WP3工作組負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)部分的標(biāo)準(zhǔn)。此外，ITU還專門成立了中間協(xié)調(diào)組（ICG），在ITU-R與ITU-T之間協(xié)調(diào)它們的研究工作內(nèi)容。圖1-5示出了ITU內(nèi)部與IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)化研究有關(guān)的組織結(jié)構(gòu)。
由于ITU要求第三代移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)應(yīng)易于從第二代系統(tǒng)逐步演進(jìn)，而第二代系統(tǒng)又存在兩大互不兼容的通信體制：GSM和CDMA，所以IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)化研究實(shí)際上出現(xiàn)了兩種不同的主流演進(jìn)趨勢(shì)。一種是以由歐洲ETSI、日本ARIB/TTC、美國(guó)T1、韓國(guó)TTA和中國(guó)CWTS為核心發(fā)起成立的3GPP組織，專門研究如何從GSM 系統(tǒng)向IMT-2000演進(jìn)；另一種是以美國(guó)TIA、日本ARIB/TTC、韓國(guó)TTA和中國(guó)CWTS為首成立的3GPP2組織，專門研究如何從CDMA 系統(tǒng)向IMT-2000演進(jìn)。自從3GPP和3GPP2成立之后，IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作就主要由這兩個(gè)組織承擔(dān)，而ITU則負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的正式制定和發(fā)布方面的管理工作。



圖1-5IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)研究組織結(jié)構(gòu)
1.4.23GPP的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
3GPP主要制定基于GSM MAP核心網(wǎng)，WCDMA和CDMA TDD無(wú)線接口的標(biāo)準(zhǔn)，稱為UTRA。同時(shí)也在無(wú)線接口上定義與ANSI-41核心網(wǎng)兼容的協(xié)議。它的核心網(wǎng)GSM MAP將完全在第二代MSC+GPRS的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上演進(jìn)，而無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）則是全新的。
3GPP發(fā)布的協(xié)議主要分成兩個(gè)大類，一類是技術(shù)規(guī)范（TS），另外一類是技術(shù)報(bào)告（TR），具體是：
3GPP TS ab.cde（技術(shù)規(guī)范）；
3GPP TR ab.cde（技術(shù)報(bào)告）。
技術(shù)報(bào)告主要作用于規(guī)范的前期或?qū)σ?guī)范中的任務(wù)描述進(jìn)行解釋，它們的部分內(nèi)容經(jīng)討論后將進(jìn)入規(guī)范，有的一直以技術(shù)報(bào)告的形式存在。3GPP的規(guī)范多來(lái)自GSM系統(tǒng)并包含了GSM系統(tǒng)規(guī)范，因而它也有與GSM相類似的編號(hào)規(guī)則。為了更加靈活地使用編號(hào)和便于擴(kuò)展，3GPP的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)報(bào)告都采用了2+3位數(shù)字的編號(hào)規(guī)則（ab.cde，GSM系統(tǒng)為2+2）。若GSM規(guī)范在生成3GPP的對(duì)應(yīng)規(guī)范時(shí)得到了增強(qiáng)或修改，那么GSM的編號(hào)（ab）就被增加20，而‘c’被置為0，‘de’保持不變。對(duì)3GPP新創(chuàng)建的規(guī)范，‘c’不等于0。對(duì)于技術(shù)報(bào)告，‘c’通常等于9或8。
無(wú)線接入部分協(xié)議（UMTS）：25.xxx
25.1xx：UTRAN的無(wú)線性能；
25.2xx：UTRAN的物理層；
25.3xx：UTRA N的層2和 層3；
25.4xx：UTRAN的Iub、Iur和Iu 接口。
1.4.3TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展情況
2000-05TD-SCDMA被ITU批準(zhǔn)為3G標(biāo)準(zhǔn)；
2001-03TD-SCDMA被3GPP批準(zhǔn)為R4標(biāo)準(zhǔn)；
2001-04TD-SCDMA打通第一個(gè)電話；
2001-07TD-SCDMA基站與模擬終端實(shí)現(xiàn)圖象傳輸；
2001-10TD-SCDMA內(nèi)部試驗(yàn)網(wǎng)系統(tǒng)信號(hào)調(diào)通；
2002-02TD-SCDMA內(nèi)部試驗(yàn)網(wǎng)演示（車速125km/h，半徑16km）；
2002-02通過(guò)國(guó)家863 C3G驗(yàn)收；
2002-05通過(guò)信產(chǎn)部的MTnet第一階段測(cè)試（以話音業(yè)務(wù)為主）；
2002-0814位院士及8名專家確認(rèn)不存在顛覆性技術(shù)問(wèn)題；
2002-11TD-SCDMA現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)網(wǎng)建成；
2002-12通過(guò)信產(chǎn)部的MTnet第二階段測(cè)試（以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，測(cè)試52項(xiàng)指標(biāo)一次性通過(guò)）。

圖1-6TD-SCDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)里程碑
1.5TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)狀況及開(kāi)發(fā)計(jì)劃
目前，參加TD-SCDMA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的力量主要是大唐電信和德國(guó)西門子公司。隨著TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，正有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)、外企業(yè)開(kāi)始加盟此標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)。
【研發(fā)情況】
標(biāo)準(zhǔn)： 大唐、西門子、北郵、重郵、清華、傳輸所、華為、三星等；
RAN部分： Node B — 大唐、西門子；
RNC — 大唐、UT斯達(dá)康；
CN部分：大唐、UT斯達(dá)康；
終端部分： ① 大唐與飛利浦、三星電子聯(lián)合組建公司致力于TD-SCDMA終端芯片組和參考
設(shè)計(jì)方案的核心技術(shù)研發(fā)；
② 大唐與TI、Nokia、LG、大霸、普天等聯(lián)合成立上海凱明公司，進(jìn)行TD-SCDMA//
WCDMA雙模終端芯片開(kāi)發(fā)；
③ 大唐與ST半導(dǎo)體合作進(jìn)行多模終端芯片技術(shù)開(kāi)發(fā)；
④ 大唐與南方高科、重郵合作開(kāi)發(fā)TD-SCDMA/GSM雙頻雙模試驗(yàn)終端；
儀器儀表部分： ① 雷卡公司、日本儀器儀表公司、泰克公司合作開(kāi)發(fā)TD-SCDMA專用儀器；
② 安捷倫公司提供基于TD-SCDMA技術(shù)的射頻儀表。

2003年8月28日～29日，TD－SCDMA國(guó)際峰會(huì)在北京召開(kāi)，科技部、信產(chǎn)部等部門領(lǐng)導(dǎo)出席會(huì)議，西門子、大唐和一些儀表、手機(jī)廠家的高層人員也參加了此次會(huì)議并發(fā)了言。
2003年8月29日，西門子和華為宣布，雙方聯(lián)合投資1億美元成立一個(gè)合資公司，專注于TD-SCDMA無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)（TSM）。
另外，決定全線參與TD-SCDMA產(chǎn)品從CN、RNC、Node B到芯片的產(chǎn)品研發(fā)。

大唐關(guān)于TD-SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)計(jì)劃：

圖1-7TD-SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃
1.6TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
UMTS系統(tǒng)由CN、UTRAN和UE三部分組成。
UMTS的核心網(wǎng)CN是由GSM系統(tǒng)的CN演化而成，它具有與GSM系統(tǒng)相似的結(jié)構(gòu)。CN通過(guò)A接口與GSM系統(tǒng)的BSC相連，通過(guò)Iu接口與UTRAN的RNC相連。其中Iu接口又被分為連接到電路交換域的Iu-CS，分組交換域的Iu-PS，廣播控制域的Iu-BC。
UTRAN由若干通過(guò)Iu接口連接到CN的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNS：Radio Network Subsystem）組成（見(jiàn)圖1-8）。每一個(gè)RNS包含一個(gè)RNC和一個(gè)或多個(gè)Node B。Node B與RNC之間的接口叫做Iub接口。在UTRAN內(nèi)部，RNCs通過(guò)Iur接口進(jìn)行信息交互。Iur接口可以是RNCs之間物理上的直接連接，也可以靠通過(guò)任何合適傳輸網(wǎng)絡(luò)的虛擬連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)RNS管理一組小區(qū)的資源。在UE和UTRAN的每個(gè)連接中，其中一個(gè)RNS充當(dāng)服務(wù)RNS（SRNS：Serving RNS）。如果需要，一個(gè)或多個(gè)漂移RNS（DRNS：Drift RNS）可通過(guò)提供無(wú)線資源來(lái)支持SRNS。

圖1-8UTRAN結(jié)構(gòu)圖
由于TD-SCDMA的內(nèi)容是寫在3GPP的R4中的，在R99中只包含了3.84Mcps TDD。TD-SCDMA是在R4之后的版本才被納入3GPP的，此時(shí)TDD包括了3.84Mcps和1.28Mcps兩個(gè)Option，后者即為TD-SCDMA。所以將TD-SCDMA RAN接入R4核心網(wǎng)也是很自然的事情。R4相對(duì)于R99，提供了更加強(qiáng)大的功能，諸如安全、定位等方面的考慮。在R4架構(gòu)下，MSC分離為MSC-Server（MSC服務(wù)器）和CS-MGW（電路域-媒體網(wǎng)關(guān)）。標(biāo)準(zhǔn)的兼容性決定了1.28 Mcps TDD能夠提供R99中所需要的全部功能。基于R4核心網(wǎng)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口如圖1-9所示。

圖1-9基于R4核心網(wǎng)的TD-SCDMA系統(tǒng)

作為TD-SCDMA技術(shù)，其實(shí)只是在UTRAN接入網(wǎng)方面同WCDMA有所區(qū)別，而在上層核心網(wǎng)及業(yè)務(wù)等方面并沒(méi)有什么實(shí)質(zhì)性的差別。在R99中，UMTS的核心網(wǎng)CN是由GSM系統(tǒng)的CN演化而成，它具有與GSM系統(tǒng)相似的結(jié)構(gòu)。CN通過(guò)A接口與GSM系統(tǒng)的BSC相連，通過(guò)Iu接口與UTRAN的RNC相連。因此，TD-SCDMA系統(tǒng)同樣可以接入R99核心網(wǎng)�；�于R99核心網(wǎng)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口如圖1-10所示。




圖1-10基于R99核心網(wǎng)的TD-SCDMA系統(tǒng)

1.7TD-SCDMA系統(tǒng)的一些問(wèn)題
TDD系統(tǒng)的主要問(wèn)題是在終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離等方面。由于TDD系統(tǒng)采用多時(shí)隙的不連續(xù)的傳輸方式，對(duì)抗快衰落和多普勒效應(yīng)的能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD方式差；另一方面，TDD系統(tǒng)中的平均功率和峰值功率的比隨時(shí)隙數(shù)的增加而增加，考慮到耗電和成本因素，用戶終端的發(fā)射功率不可能很大，故通信距離（小區(qū)半徑）就比較小。如FDD系統(tǒng)的小區(qū)半徑可能達(dá)到數(shù)十公里，而TDD系統(tǒng)一般不超過(guò)十公里。TD-SCDMA系統(tǒng)，由于采用了特殊的物理層技術(shù)，上述兩個(gè)問(wèn)題已經(jīng)得到基本解決。
1.7.1移動(dòng)速度與覆蓋
移動(dòng)速度的主要限制是多普勒效應(yīng)所產(chǎn)生的頻移和快衰落，它們都需要基帶數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)克服。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，基帶數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是基于智能天線和聯(lián)合檢測(cè)，其限制在設(shè)備基帶數(shù)字信號(hào)處理能力和算法復(fù)雜性之間的矛盾。最新的研究成果為：在移動(dòng)速度為250km/h和UMTS（3GPP）移動(dòng)環(huán)境下，TD-SCDMA系統(tǒng)全部碼道均使用時(shí)，鏈路仿真結(jié)果表明系統(tǒng)是能夠支持的。此結(jié)果和WCDMA系統(tǒng)相當(dāng)，證明TD-SCDMA系統(tǒng)同樣也可以工作于高速移動(dòng)環(huán)境下。
通信距離是由鏈路估算來(lái)說(shuō)明的。在同等發(fā)射功率，同樣衰落環(huán)境和同樣接收靈敏度下，不同CDMA系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有基本相同的通信距離。對(duì)此，TD-SCDMA和WCDMA沒(méi)有明顯差別。
另外，TDD系統(tǒng)的一個(gè)特殊要求是上、下行之間必須要有一個(gè)保護(hù)時(shí)隙，預(yù)留給遠(yuǎn)距離的用戶終端，以達(dá)到上行同步。目前TD-SCDMA系統(tǒng)的保護(hù)時(shí)隙可以提供的通信距離為12km，但是，當(dāng)要求提供通信半徑超過(guò)10km的基站時(shí)，可以提高網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)置，少使用一個(gè)上行時(shí)隙，則小區(qū)半徑就僅僅取決于發(fā)射功率，和FDD系統(tǒng)相同。雖然少使用一個(gè)上行時(shí)隙，系統(tǒng)容量減少了14%，但仍然比其它系統(tǒng)高50%以上。
【定性分析】
為避免DwPTS（DL）和UpPTS（UL）間的干擾，在兩者之間設(shè)置切換點(diǎn)GP（96 chips）。它所對(duì)應(yīng)的半徑為11.25km。對(duì)于大小區(qū)，UpPTS的提前將干擾臨近UE的DwPTS的接收，這在TD-SCDMA系統(tǒng)中也是允許和可接受的，主要是因?yàn)椋?br /> 對(duì)于大小區(qū)，兩UE靠近的可能性不大；
DwPTS無(wú)需在每一幀中均被UE接收，初始小區(qū)搜索中幾個(gè)DwPTS未能接收亦無(wú)大妨；
UpPTS并不在每一幀中發(fā)射，它僅在隨機(jī)接入或切換時(shí)需要，故干擾的概率很小。
表1-1TD-SCDMA小區(qū)半徑分析
Potentially Interfering UL SignalPotentially Interfered DL SignalTgap in sdmax in km
UpPTSDwPTS7511.25
UpPTSTS015022.5
TS1DwPTS20030
TS1TS027541.25

以上情況表明，移動(dòng)通信一定是以FDD為主流的傳統(tǒng)觀點(diǎn)受到挑戰(zhàn)，TDD系統(tǒng)在第三代移動(dòng)通信中的位置得以加強(qiáng)。FDD或TDD系統(tǒng)均可用來(lái)建設(shè)全國(guó)和國(guó)際移動(dòng)通信網(wǎng)，而TDD系統(tǒng)用來(lái)在城市人口集中地區(qū)提供高密度和高容量的話音、數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)則有明顯優(yōu)勢(shì)。
在CDMA TDD模式下，有兩個(gè)不同碼片速率的選項(xiàng)：UTRA TDD和TD-SCDMA。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在高層信令和部分物理層技術(shù)上是相同的。但是，它們的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)不同，使用的技術(shù)也有差別，從而導(dǎo)致其主要特性和用途均不同。UTRA TDD是WCDMA（FDD）系統(tǒng)的一個(gè)補(bǔ)充，是一個(gè)使用于室內(nèi)環(huán)境，提供數(shù)據(jù)和多媒體的系統(tǒng)；而TD-SCDMA是基于ITU對(duì)IMT-2000的全部要求來(lái)設(shè)計(jì)的，它解決了移動(dòng)速度和小區(qū)半徑等TDD的問(wèn)題，它本身就可以組成一個(gè)完整的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

1.7.2干擾問(wèn)題
TDD的干擾主要來(lái)自功率脈沖干擾、TDD蜂窩內(nèi)的干擾、蜂窩間的干擾、不同運(yùn)營(yíng)商間的干擾以及TDD/FDD之間的干擾。
2G時(shí)代，由于TDD方式應(yīng)用不普遍，有應(yīng)用的話也只是如PHS之類的功率不大的系統(tǒng)。而在3G時(shí)代，由于功率和FDD差不多的TDD移動(dòng)系統(tǒng)的引入，TDD和FDD的干擾問(wèn)題就非常突出。
來(lái)自功率脈沖的干擾是由于短的TDD幀的短傳輸時(shí)間，以及為了袖珍的語(yǔ)音終端設(shè)計(jì)在終端內(nèi)部的設(shè)備之間的脈沖傳輸。
TDD系統(tǒng)中的干擾不同于FDD系統(tǒng)中的干擾。在FDD中，由于上下行是頻分雙工，下行信道只會(huì)對(duì)下行信道產(chǎn)生干擾，上行信道只會(huì)對(duì)上行信道產(chǎn)生干擾，上下行之間不存在干擾。而在TDD系統(tǒng)中，由于上下行使用同一個(gè)載波，所以UE和Node B間可能存在各種干擾，干擾的比例取決于幀同步和信道的對(duì)稱性。
考慮到前向與反向的情形，共有=12種組合。其中有4種情形是必須的通信路徑，即：BS1MS1，MS1BS1，BS2MS2，MS2BS2，它們不是干擾；另外4種情形：BS1MS2，MS2BS1，BS2MS1，MS1BS2與FDD CDMA系統(tǒng)中的干擾是相同的；還有4種情形：MS1MS2，MS2MS1，BS1BS2，BS2BS1為TDD CDMA系統(tǒng)中所特有的干擾。

圖1-11TDD CDMA系統(tǒng)中的干擾示意圖
對(duì)于TDD蜂窩間的干擾問(wèn)題，如果兩個(gè)相鄰的蜂窩同步且具有相同的幀結(jié)構(gòu)，則TDD系統(tǒng)中蜂窩間的干擾將與FDD系統(tǒng)中的相同。在上行，BS接收到來(lái)自本蜂窩內(nèi)的MS信號(hào)和干擾，以及來(lái)自其他蜂窩中MS的干擾；在下行，MS接收到來(lái)自本蜂窩BS的信號(hào)和干擾，以及來(lái)自其他蜂窩中BS的干擾。當(dāng)兩個(gè)鄰近蜂窩不同步或具有不同幀結(jié)構(gòu)時(shí)，這兩個(gè)蜂窩中移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)和基站與基站間存在嚴(yán)重干擾。

圖1-12TDD CDMA中MS-MS和BS-BS間的干擾
蜂窩內(nèi)的干擾。從下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換到上行時(shí)隙的交換點(diǎn)處，移動(dòng)臺(tái)到移動(dòng)臺(tái)的干擾概率很小，但有一些參數(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮，以防止移動(dòng)臺(tái)在連續(xù)的時(shí)隙情況下上下行時(shí)隙的重疊。
在TDD中，不同用戶的上行信號(hào)在BS端的接收時(shí)間上有一定的限制。對(duì)于半徑較大的蜂窩，MS端必須利用時(shí)間提前的方法來(lái)使BS所接收到的中間同步信號(hào)Midamble限制在一定的范圍內(nèi)，這樣便可進(jìn)行正確的信道估計(jì)；對(duì)于小蜂窩則不需要進(jìn)行時(shí)間提前，但中間的同步信號(hào)Midamble窗口和相鄰時(shí)隙的保護(hù)時(shí)間要能適應(yīng)整個(gè)蜂窩的衰落和擴(kuò)頻時(shí)延。
如果在BS端接收到的信道脈沖響應(yīng)部分地落在中間同步信號(hào)要求的范圍之外，則信道估計(jì)性能將下降。此時(shí)，鄰近突發(fā)間的保護(hù)時(shí)間將有利于避免重疊。對(duì)于半徑很大的蜂窩，所要求的時(shí)間超前將超過(guò)這個(gè)保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)度，若在上下行交換點(diǎn)之后緊接著進(jìn)行發(fā)送，則會(huì)有一部分?jǐn)?shù)據(jù)被干擾。

圖1-13TDD CDMA系統(tǒng)中可能存在的蜂窩內(nèi)干擾
不同運(yùn)營(yíng)商間的干擾。由于發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的不完善性，在一個(gè)信道上的發(fā)射功率將對(duì)鄰近信道產(chǎn)生鄰近信道干擾。多個(gè)TDD系統(tǒng)的干擾主要是由于鄰近信道的干擾所引起的，影響系統(tǒng)容量的鄰近信道的三個(gè)參數(shù)為ACS，ACLR，ACIR。
⑴ 相鄰信道選擇性ACS（Adjacent Channel Selectivity）是指接收濾波器在指配信道的衰減與在鄰近信道上的衰減之比；
⑵ 相鄰信道泄漏比ACLR（Adjacent Channel Leakage Power Radio）是指發(fā)射的功率與在鄰近信道經(jīng)過(guò)濾波器接收到的功率之比；
⑶ 相鄰信道干擾比ACIR（Adjacent Channel Interference Power Ratio）是從源發(fā)射的全部功率與對(duì)受害的濾波器的影響之比。
以上三參數(shù)，它們之間的關(guān)系為：
。其中，ACLR和ACS分別指示發(fā)送和接收的鄰近信道干擾功率的大小。ACIR是一個(gè)全局參數(shù)，它綜合考慮了由于發(fā)射和接收的不完善性而引起的干擾。高的ACIR值減小了鄰近信道干擾，從而提高了系統(tǒng)容量，但也提高了系統(tǒng)設(shè)備的復(fù)雜性和價(jià)格。
上行的ACIR取決于MS的ACLR和BS的ACS；而下行的ACIR則取決于BS的ACLR和MS的ACS。
需要進(jìn)一步考慮的問(wèn)題有：不同ACIR、兩個(gè)蜂窩出現(xiàn)同步偏差、時(shí)隙上下行不對(duì)稱、兩個(gè)Node B間的距離以及蜂窩的半徑等因素對(duì)系統(tǒng)的干擾和容量的影響。

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