TD-SCDMA具有最佳頻譜利用率的3G解決方案

對(duì)對(duì)稱(chēng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)以及不對(duì)稱(chēng)的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)等分組交換業(yè)務(wù)的不同要求構(gòu)成了對(duì)未來(lái)3G移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)特別的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)，都表現(xiàn)出對(duì)對(duì)稱(chēng)雙工語(yǔ)音業(yè)務(wù)和相應(yīng)的低比特率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)給予良好支持的特征。對(duì)于這些語(yǔ)音業(yè)務(wù)，每窄帶的業(yè)務(wù)信道被占用的帶寬是20kHz到30kHz，通常整個(gè)頻譜會(huì)被再分為固定數(shù)量的業(yè)務(wù)信道。毫無(wú)疑問(wèn)，在對(duì)稱(chēng)成對(duì)頻帶上的FDD(頻分多址)運(yùn)行模式適合于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，因此可成為此類(lèi)型移動(dòng)通信系統(tǒng)的典型標(biāo)準(zhǔn)。然而，對(duì)于3G業(yè)務(wù)的新要求來(lái)說(shuō)，對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的混合導(dǎo)致頻譜分配和頻譜管理發(fā)生相當(dāng)大的變化。

FDD模式不能實(shí)現(xiàn)綜合最佳頻譜利用率

在3G的對(duì)稱(chēng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)方面，上行鏈路和下行鏈路產(chǎn)生一個(gè)對(duì)稱(chēng)雙工業(yè)務(wù)量負(fù)載�？墒�，由于從8kbps的語(yǔ)音業(yè)務(wù)上到384kbps的不同的多媒體業(yè)務(wù)，每種業(yè)務(wù)所要求的業(yè)務(wù)信道的帶寬都是不同的。因此，原先所定義的以每MHz的語(yǔ)音信道數(shù)量來(lái)衡量系統(tǒng)效率的概念一般應(yīng)被更貼切和獨(dú)立于所傳業(yè)務(wù)的每MHz和每小區(qū)數(shù)據(jù)吞吐量，即頻譜效率這一概念所代替。FDD的操作模式，由于上行鏈路和下行鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)載的對(duì)稱(chēng)性，對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)將在成對(duì)對(duì)稱(chēng)無(wú)線(xiàn)頻譜上呈現(xiàn)出最佳的頻譜利用率。

在3G的非對(duì)稱(chēng)包交換業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)方面，人們看到，所有不對(duì)稱(chēng)的雙工業(yè)務(wù)的典型特征是上行鏈路和下行鏈路中的業(yè)務(wù)量負(fù)載的不對(duì)稱(chēng)性，負(fù)載的大小取決于不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型，為了達(dá)到最佳頻譜利用率，非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)要求每種業(yè)務(wù)都可靈活地利用頻譜資源。然而，在一個(gè)固定的上/下行鏈路進(jìn)行頻率分配，想運(yùn)用靈活的方法理想地實(shí)現(xiàn)頻譜資源的有效利用是不可能的，最佳頻域的頻譜利用率是不能通過(guò)僵硬成對(duì)的頻譜分配來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，對(duì)對(duì)稱(chēng)頻帶上的FDD模式，在方便、靈活的適應(yīng)性要求的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)和非對(duì)稱(chēng)的上/下行鏈路業(yè)務(wù)并不是一個(gè)最佳的解決方案。

TD-SCDMA的總頻譜利用率最高

對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)的最佳頻譜利用率的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)靈活的，自適應(yīng)的頻譜分享是十分必要的。一些為克服FDD模式的缺點(diǎn)的研究工作已在進(jìn)行。結(jié)果表明，在頻域上，自適應(yīng)的頻譜分享將導(dǎo)致下列困難——系統(tǒng)自身干擾和引起EMC問(wèn)題，也就是增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和整體費(fèi)用。因此，TD-SCDMA的設(shè)計(jì)參照了TDD(時(shí)分雙工)在不成對(duì)的頻帶上的時(shí)域模式。

TDD模式是基于在無(wú)線(xiàn)信道時(shí)域里的周期地重復(fù)TDMA幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個(gè)時(shí)隙。在TDD模式下，可以方便地實(shí)現(xiàn)上/下行鏈路間地靈活切換。這一模式的突出的優(yōu)勢(shì)是，在上/下行鏈路間的時(shí)隙分配可以被一個(gè)靈活的轉(zhuǎn)換點(diǎn)改變，以滿(mǎn)足不同的業(yè)務(wù)要求。這樣，運(yùn)用TD-SCDMA這一技術(shù)，通過(guò)靈活地改變上/下行鏈路的轉(zhuǎn)換點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)所有3G對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)。

對(duì)于FDD和TDD模式下的對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)，它們的頻譜利用率基本上是相等的。

如果在成對(duì)的頻譜上，對(duì)稱(chēng)的FDD模式業(yè)務(wù)的帶寬為5MHz,在成對(duì)的頻譜中上/下鏈路的要求為10MHz的總頻譜。然而，對(duì)于在成對(duì)的頻帶上非對(duì)稱(chēng)FDD-互聯(lián)網(wǎng)模式，也就是IP業(yè)務(wù)，是典型的滿(mǎn)負(fù)荷下行鏈路和與相對(duì)小的負(fù)荷的上行鏈路。這樣，大多數(shù)上行鏈路頻譜不能被利用。作為一種選擇，靈活的非對(duì)稱(chēng)TDD-互聯(lián)網(wǎng)模式極容易設(shè)立一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，即大約80%的下行鏈路獲得容量(等于大約50%的下行鏈路帶寬),與此同時(shí)上行鏈路的容量被減至20%。

上述情況表明，在FDD模式中由于增長(zhǎng)的非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)量的關(guān)系，數(shù)據(jù)吞吐量有一個(gè)固有的下落。然而，TDD模式則在每種獨(dú)立的業(yè)務(wù)中都呈現(xiàn)出滿(mǎn)負(fù)荷的數(shù)據(jù)吞吐量。在非成對(duì)頻譜中TDD模式的這種性能是系統(tǒng)固有的靈活時(shí)域上/下行鏈路的資源分配的結(jié)果。

據(jù)此，我們可以得出結(jié)論，合適的TD-SCDMA時(shí)域操作模式可自行解決所有對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)以及任何混合業(yè)務(wù)的上/下行鏈路資源分配的問(wèn)題。但在FDD系統(tǒng)中，由于其固定的上/下行鏈路分配，導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題不能在頻域中被徹底解決。進(jìn)一步應(yīng)被強(qiáng)調(diào)的是，在時(shí)域TDD模式的系統(tǒng)中，對(duì)于頻率規(guī)劃管理來(lái)說(shuō)，不成對(duì)頻域更容易被分配和利用。

總之，中國(guó)建議的TD-SCDMA系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)帶有無(wú)線(xiàn)資源靈活時(shí)域分配的顯著特點(diǎn)，是針對(duì)各種雙工業(yè)務(wù)的全球無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。