HSDPA護(hù)航TD-SCDMA穩(wěn)健演進(jìn)

1、引言

　　眾所周知，今年年中結(jié)束的TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)測(cè)試，證明了TD-SCDMA系統(tǒng)完全可以大規(guī)模獨(dú)立組網(wǎng)，另外基于TDD特性所采用的一些先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)也同時(shí)得到了有力驗(yàn)證。在TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)取得全面突破，并在不久的將來實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用已成必然的情形下，這一我國提出的3G標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展能力也將是運(yùn)營商(尤其是新運(yùn)營商)將來進(jìn)行3G建網(wǎng)時(shí)制式選擇的一個(gè)重要考慮因素。本文將簡(jiǎn)要介紹TD-SCDMA的HSDPA/HSUPA增強(qiáng)型技術(shù)和TD-SCDMA LTE技術(shù)方案的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，同時(shí)說明TD-SCDMA系統(tǒng)將沿著規(guī)劃的技術(shù)演進(jìn)路線，持續(xù)向更新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)。

2、TD-SCDMA HSDPA/HSUPA增強(qiáng)型技術(shù)

　　隨著當(dāng)今社會(huì)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷增長，可以預(yù)見在傳統(tǒng)無線話音通信時(shí)代尚未體現(xiàn)的上下行業(yè)務(wù)量的非對(duì)稱性將會(huì)更加凸顯出來，同時(shí)也將要求無線通信系統(tǒng)本身必須具有適合傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一些特性，如高吞吐量、高突發(fā)性、高可靠性等。雖然3G技術(shù)已經(jīng)針對(duì)2G系統(tǒng)的不足，在加強(qiáng)分組數(shù)據(jù)傳輸性能方面做了很大的增強(qiáng)，但市場(chǎng)需求的快速增長將使得3G定義的2Mbps峰值傳輸速率顯得不足。對(duì)此，在第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展過程中，3GPP 在R5和R6版本規(guī)范中分別引入了重要的增強(qiáng)技術(shù)，即HSDPA（高速下行分組接入）和HSUPA（高速上行分組接入）技術(shù)。

　　HSDPA是一些無線增強(qiáng)技術(shù)的集合，利用HSDPA技術(shù)可以在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上使下行數(shù)據(jù)峰值速率有很大的提高。HSDPA技術(shù)同時(shí)適用于FDD和TDD無線傳輸模式，在不同系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方式是十分相似的。其基本的底層關(guān)鍵技術(shù)都包括AMC（自適應(yīng)調(diào)制與編碼）、HARQ（混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求）和快速調(diào)度算法等。

　　雖然FDD WCDMA和TDD TD-SCDMA的HSDPA在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式上大致相似，而且網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)都可以在不改變已經(jīng)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下只需軟件升級(jí)即可完成，但是綜合考量而言，TD-SCDMA HSDPA還是具有一些相對(duì)優(yōu)勢(shì)。首先是頻譜利用效率仍然較高，在上下行時(shí)隙配置為1:5時(shí),單載波（1.6MHz帶寬）TD-SCDMA HSDPA的理論峰值速率可以達(dá)到2.8Mbps。在10MHz帶寬內(nèi)（WCDMA系統(tǒng)的一個(gè)載波帶寬）能夠達(dá)到的峰值速率16.8Mbps已經(jīng)大于WCDMA HSDPA相應(yīng)的14.4Mbps。而在多載波TD-SCDMA HSDPA系統(tǒng)中，若考慮將輔載波上物理幀結(jié)構(gòu)中常規(guī)時(shí)隙TS0也利用起來承載數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)的絕對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率將達(dá)到（（N-1）X 3.3 + 2.8）Mbps （N為載波個(gè)數(shù)），此時(shí)系統(tǒng)的頻譜利用效率較WCDMA HSDPA系統(tǒng)將更有優(yōu)勢(shì)；再者對(duì)于WCDMA，如果要在10MHz的帶寬內(nèi)提供HSDPA，要求上下行的5MHz帶寬分別都是連續(xù)的。而TD-SCDMA則可以使用6個(gè)分離的 1.6MHz載波，在載波資源受限情形下，這無疑是一個(gè)極大的優(yōu)勢(shì)；此外在R4和HSDPA網(wǎng)絡(luò)共存部署方面，基于窄帶寬載波的TD-SCDMA HSDPA網(wǎng)絡(luò)在資源利用率、組網(wǎng)成本、移動(dòng)性管理復(fù)雜度和靈活性等方面相較WCDMA HSDPA系統(tǒng)都有優(yōu)勢(shì)。

　　在TD-SCDMA增強(qiáng)型技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展方面，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)給出了技術(shù)演進(jìn)路標(biāo)，并在商用時(shí)間節(jié)點(diǎn)上有著相對(duì)統(tǒng)一的規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)演進(jìn)路線由各個(gè)廠家自行制訂。目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)對(duì)其的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入到了實(shí)質(zhì)性階段，尤其是一直以來作為TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的大唐移動(dòng)公司，在增強(qiáng)型演進(jìn)技術(shù)方面仍然保持了其一貫的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。2005年10月的北京國際通信展上，大唐移動(dòng)基于其自身研發(fā)的TD-SCDMA HSDPA設(shè)備，在空口成功實(shí)現(xiàn)單載波承載2.8Mbps數(shù)據(jù)速率，并演示了VoD和高速FTP下載等典型3G業(yè)務(wù)，受到業(yè)內(nèi)人士廣泛好評(píng)。按照現(xiàn)今研發(fā)態(tài)勢(shì)和規(guī)劃路標(biāo)，預(yù)計(jì)大唐移動(dòng)將在2006年年中率先實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA HSDPA系統(tǒng)的商用化準(zhǔn)備，可以滿足運(yùn)營商在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域部署HSDPA網(wǎng)絡(luò)的需求。而隨著HSDPA規(guī)模需求前景的日漸清晰，TD-SCDMA聯(lián)盟內(nèi)的其它企業(yè)也都正在加緊HSDPA系統(tǒng)和終端設(shè)備的研發(fā)工作。

　　目前看來，在我國的3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)啟動(dòng)后，HSDPA技術(shù)已經(jīng)可以滿足一定時(shí)期內(nèi)市場(chǎng)上用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。至于HSUPA，在3GPP R6/R7的標(biāo)準(zhǔn)化工作仍在進(jìn)行。雖然由于上下行鏈路功率資源及其它特性存在差異，所以HSDPA的技術(shù)方法并不全部適用于上行鏈路，但HSUPA的關(guān)鍵技術(shù)仍然包括HARQ和更為靈活的快速數(shù)據(jù)調(diào)度算法。預(yù)計(jì)HSUPA技術(shù)將隨著我國3G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的逐步成熟和業(yè)務(wù)發(fā)展需求而在將來適時(shí)引入。

　　增強(qiáng)型技術(shù)對(duì)于TD-SCDMA的意義并不僅僅限于數(shù)據(jù)速率的提升，在更高的頻譜利用率的基礎(chǔ)上，還可以降低每用戶的運(yùn)營成本，并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量，同時(shí)保證系統(tǒng)的后向兼容性。而這些無疑都是運(yùn)營商在衡量3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)效比時(shí)非常關(guān)心的本要問題。

3、TD-SCDMA LTE

　　近年來，在傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，部分寬帶無線接入技術(shù)(如移動(dòng)WiMAX-802.16e技術(shù))也開始提供部分的移動(dòng)功能，力圖搶占移動(dòng)通信的部分市場(chǎng)。在這種背景下，移動(dòng)通信業(yè)界提出了新的市場(chǎng)需求，要求進(jìn)一步改進(jìn)3G技術(shù)，提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力，以便向用戶提供更好的服務(wù)，并與其他技術(shù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。因此，3GPP和3GPP2相應(yīng)啟動(dòng)了3G技術(shù)長期演進(jìn)(LTE - Long Term Evolution)的研究工作，以保持3G技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力和在移動(dòng)通信領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。TD-SCDMA做為國際3G標(biāo)準(zhǔn)之一，也已經(jīng)在3GPP組織下，為向下一代國際標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)展開了相應(yīng)工作。

　　3GPP LTE的技術(shù)需求目標(biāo)可概略為：更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用效率，要求下行速率達(dá)到50-100Mbps，上行速率達(dá)到30-50Mbps，而頻譜利用效率達(dá)到3GPP R6規(guī)劃值的2-4倍；在保持現(xiàn)今規(guī)劃的3G小區(qū)覆蓋范圍大致不變的情形下，提升小區(qū)邊緣數(shù)據(jù)傳輸速率；無線接入網(wǎng)絡(luò)延時(shí)（用戶平面UE-RNC-UE）應(yīng)該低于10ms，減小控制平面時(shí)延(技術(shù)目標(biāo)規(guī)劃為低于100ms，不包括下行尋呼延時(shí))；要求支持可變帶寬（1.25 / 2.5 / 5 / 10 / 15 / 20MHz），以適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)對(duì)于靈活數(shù)據(jù)傳輸速率的需求；支持與現(xiàn)有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同工作；增強(qiáng)的MBMS；降低CAPEX(資本支出- Capital Expenditure)和OPEX(運(yùn)營支出- Operation Expenditure)的成本；降低從R6 UTRA空口和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的成本；系統(tǒng)和終端具有合理的復(fù)雜性、成本和功耗；支持增強(qiáng)的IMS和核心網(wǎng)；盡可能保證后向兼容，當(dāng)與系統(tǒng)性能或容量的提高矛盾時(shí)可以考慮適當(dāng)?shù)恼壑�；有效的支持多種業(yè)務(wù)類型，特別是分組域業(yè)務(wù)(如VoIP等)；系統(tǒng)應(yīng)能為低移動(dòng)速度終端提供最優(yōu)服務(wù)，同時(shí)也應(yīng)支持高移動(dòng)速度終端；系統(tǒng)應(yīng)能工作在對(duì)稱和非對(duì)稱頻段；應(yīng)支持多運(yùn)營商的鄰頻共存。

　　3GPP LTE技術(shù)路線仍然存在FDD 和TDD之分。相較而言，TDD模式下頻譜分配更加靈活。FDD不僅需要成對(duì)頻譜，更需要足夠的雙工間隔。在LTE中要求更大的帶寬，運(yùn)營商要獲得符合要求的寬帶成對(duì)頻譜越來越困難。所以適合寬帶無線通信的頻譜更有可能按照非成對(duì)分配，事實(shí)上在某些情況下只有非成對(duì)頻譜可用。TDD是非成對(duì)頻譜下最有希望的候選方案，甚至是唯一的候選。另外TDD模式可以支持靈活的非對(duì)稱業(yè)務(wù)，例如改變一幀中上下行的比例。很多新業(yè)務(wù)是非對(duì)稱的，TDD非常適合支持這些業(yè)務(wù)。TDD模式的優(yōu)點(diǎn)還包括利用信道對(duì)稱性可以顯著提高系統(tǒng)性能。TDD模式的信道對(duì)稱性可以在很多先進(jìn)技術(shù)中得到利用以提高頻譜效率或功率效率，比如鏈路自適應(yīng)，多輸入-多輸出技術(shù)（MIMO），預(yù)均衡等等。同樣，通過利用信道對(duì)稱性，TDD在以下方面還具有優(yōu)勢(shì)：可以使用開環(huán)自適應(yīng)和控制使系統(tǒng)具有更低的時(shí)延；信令和控制信息可以大大簡(jiǎn)化；另外一些先進(jìn)技術(shù)（如MIMO）的實(shí)現(xiàn)也可以得到簡(jiǎn)化等。

　　現(xiàn)今在3GPP內(nèi)處于評(píng)估狀態(tài)的LTE技術(shù)方案中，我國提交的兩個(gè)TDD LTE技術(shù)方案，在上下行鏈路中引入更適合傳輸高速數(shù)據(jù)的OFDM技術(shù)，進(jìn)一步利用和挖掘TDD無線傳輸模式的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，采用與TD-SCDMA基本相同的幀結(jié)構(gòu)，完全滿足3GPP LTE要求的容量、覆蓋、時(shí)延、不同系統(tǒng)共存性和對(duì)前有系統(tǒng)的后向兼容性要求，為LCR TD-SCDMA向?qū)�來的LTE TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)構(gòu)建了良好的技術(shù)理論基礎(chǔ)。

4、結(jié)束語

　　綜上所述，TD-SCDMA向增強(qiáng)型技術(shù)和LTE的演進(jìn)，將使TD-SCDMA具備持續(xù)的發(fā)展能力和更長遠(yuǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力。而TDD系統(tǒng)更適合承載移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的特性使得我們有理由相信，TD-SCDMA及其演進(jìn)技術(shù)在未來仍將是國際主流移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)今階段TD-SCDMA群體力量在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)工作中已經(jīng)取得的可喜成果和進(jìn)展態(tài)勢(shì)，無疑將更加增強(qiáng)運(yùn)營商在3G建網(wǎng)制式選擇時(shí)對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)的信心。