TD-SCDMA移動(dòng)通信的發(fā)展演變

李光 高劍青

陜西廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司

陜西.西安 710068


　　[摘要] 本文描述了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展和3G頻譜劃分并敘述3G無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)鍵技術(shù)。


　　[關(guān)鍵詞] IMT-2000 3G空中接口參數(shù) 關(guān)鍵技術(shù)


　　一．概述


　　IMT-2000是國(guó)際電信聯(lián)盟（ITN）提出的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。最早稱為未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS），其目的在于全球使用統(tǒng)一的頻率，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全球漫游和提供多種業(yè)務(wù)。IMT-2000總共包括了5大標(biāo)準(zhǔn)體系，其中TD-SCDMA、WCDMA、和CDMA2000，這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是主宰移動(dòng)市場(chǎng)的航母。


　　在1999年是一個(gè)移動(dòng)市場(chǎng)快速發(fā)展的一年，推動(dòng)了3G的進(jìn)程之路也是這一年，當(dāng)時(shí)焦點(diǎn)之爭(zhēng)是愛立信為首的歐洲WCDMA和高通為代表美國(guó)CDMA2000的技術(shù)，在巴西會(huì)議上確定了給中國(guó)TD-SCDMA和TDD技術(shù)融合提供了舞臺(tái)，后在北京TG8/1會(huì)議上中國(guó)的TD-SCDMA技術(shù)有了初步地進(jìn)展，于2000年舉行ITU-R2000年會(huì)上（RA-2000）最終批準(zhǔn)通過(guò)被正式命名為IMT2000無(wú)線接口技術(shù)規(guī)范（M1457）。內(nèi)容包括碼分多址（CDMA）和時(shí)分多址（TDMA）2類5種技術(shù)，其CDMA是主流技術(shù)，它包括頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD）技術(shù)。TD-SCDMA是2種技術(shù)融合靈活應(yīng)用。


　　3G的融合反映出移動(dòng)業(yè)務(wù)全球化的需求，全球漫游也是3G的特點(diǎn)之一。它將主要基于寬帶CDMA技術(shù)，可使語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)綜合并可實(shí)現(xiàn)全球一體化的個(gè)人通信。同時(shí)提供功能之四：提供更大的通信容量和覆蓋范圍；具有可變的高速數(shù)據(jù)率，在快速移動(dòng)環(huán)境下最高數(shù)據(jù)率達(dá)144Kbit/s，在室內(nèi)環(huán)境下最高2Mbit/s,在步行情況下為384KBIT/S速率； 提供了高速電路交換和分組交換業(yè)務(wù)，終端均可同時(shí)使用多種業(yè)務(wù)；更有高的頻譜利用率，在我國(guó)TD-SCDMA技術(shù)上采用智能天線和多用戶聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)也劃分了3G的頻譜，其中FDD（包括WCDMA和CDMA2000）的上行使用為1920～1980MHZ,下行使用為2110～2170 MHZ；TDD方式（包括TD-SCDMA和UTRA TDD）使用2010～2075 MHZ，不區(qū)分上下行。


　　二．3G系統(tǒng)的無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)。如表1所示：





　　如表1描述IMT-2000 CDMA DS是3GPP的WCDMA2000技術(shù)的直接擴(kuò)頻部分（DS）融合的技術(shù)，稱為WCDMA。此標(biāo)準(zhǔn)將同時(shí)支持GSM MAP和ANSI-41兩個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)；IMT-2000 CDMA MC即CDMA 2000。經(jīng)過(guò)融合后只含多載波方式，即1X 、3X等；此標(biāo)準(zhǔn)將同時(shí)支持GSM MAP和ANSI-41兩個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)；IMT-2000 CDMA TDD目前包括低碼片速率TD-SCDMA和高碼片速率UTRA TDD兩個(gè)技術(shù)。這兩個(gè)技術(shù)的物理層在3GPP內(nèi)歸屬在同一文擋；IMT-2000 CDMA SC是在美國(guó)的IS-136基礎(chǔ)上發(fā)展的UMC-136標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)美國(guó)的IS-136網(wǎng)有繼承性，屬于TDMA接入方式，雙工方式可以是FDD或TDD，此體制在北美以外沒有使用價(jià)值；IMT-2000 CDMA FDMA/TDMA是在歐洲D(zhuǎn)ECT基礎(chǔ)上提出的EP-DECT，對(duì)于沒采用第二代DECT的地區(qū)沒有意義。


　　三．TD-SCDMA空中接口參數(shù)。如表2 所示：





　　四．關(guān)鍵技術(shù)


　　第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是綜合以前移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)組合成了新的移動(dòng)通信系統(tǒng)，系統(tǒng)提出了更高的技術(shù)要求，對(duì)其TD-SCDMA系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)論述如下：


　　4.1多用戶檢測(cè)（Multi-user detection）主要是指利用多個(gè)用戶碼元、時(shí)間、信號(hào)幅度以及相位等信息來(lái)聯(lián)合檢測(cè)單個(gè)用戶的信號(hào)，以達(dá)到較好的接收效果。最佳多用戶檢測(cè)的目標(biāo)就是要找出輸出序列最大的輸入序列。對(duì)于同步系統(tǒng)，就是要找出函數(shù)最大的輸入序列。而使聯(lián)合檢測(cè)的頻譜利用率提高并在基站和用戶終端的功率控制部分更加簡(jiǎn)單，更值得一提的是在不同智能天線情況下，通過(guò)聯(lián)合檢測(cè)就可在現(xiàn)存的GSM基礎(chǔ)設(shè)備是通過(guò)C=3的蜂窩再?gòu)?fù)用模式下使TD-SCDMA進(jìn)行最終的結(jié)果是TD-SCDMA可以在1.6MHZ的低載波頻帶下通過(guò)。


　　4.2 Turbo編/譯碼(Turbo encode/decode)主要是由于Turbo碼譯碼采用軟輸出迭代譯碼算法，充分利用了譯碼輸出的軟信息。另外Turbo碼還采用了偽隨機(jī)交織器分隔的遞歸系統(tǒng)卷積碼（RSC）作為分量碼。交織碼除了抗信道突發(fā)錯(cuò)誤外，還改變碼的重量分布，控制編碼序列的距離特性，使重量頻窄帶化。從而使Turbo碼的整體糾錯(cuò)性能得以提高。但隨著Turbo碼關(guān)鍵技術(shù)研究的突破和硬件計(jì)算速度及工藝水平的提高，Turbo碼必將取代現(xiàn)在業(yè)已成熟的卷積編碼方法，成為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中高業(yè)務(wù)質(zhì)量和高速率數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的最佳信道編碼方案。


　　4.3 軟件無(wú)線電(Software defined radio)它的基本原理就是將寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器近可能靠近天線處，從而以軟件來(lái)代替硬件實(shí)施信號(hào)處理。采用軟件無(wú)線電的優(yōu)越性在于，基于同樣的硬件環(huán)境，采用不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。軟件無(wú)線電在TD-SCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用是基站收發(fā)信機(jī)的校準(zhǔn)等。


　　4.4 智能天線(Smart antenna) 智能天線也叫自適應(yīng)天線，由多個(gè)天線單元組成，每一個(gè)天線后接一個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)器，最后用相加器進(jìn)行合并輸出。這種結(jié)構(gòu)的智能天線只能完成空域處理，同時(shí)具有空域、時(shí)域處理能力的智能天線在結(jié)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜些，每個(gè)天線后接的是一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)絡(luò)（結(jié)構(gòu)上與時(shí)域FIR均衡器相同）。自適應(yīng)或智能的主要含義是指這些加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)一定的自適應(yīng)算法進(jìn)行自適應(yīng)更新調(diào)整；智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過(guò)一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性TD-SCDMA智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無(wú)線路徑的對(duì)稱性（無(wú)線環(huán)境和傳輸條件相同）而獲得的。此外，智能天線可減少小區(qū)間干擾也可減少小區(qū)內(nèi)干擾。智能天線的這些特性可顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。具體而言TD-SCDMA 系統(tǒng)的智能天線是由8個(gè)天線單元的同心陣列組成的，直徑為25 cm。同全方向天線相比，他可獲得8 dB的增益。其原理是使一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使用DSP方法使主瓣自適應(yīng)地指向移動(dòng)臺(tái)方向，就可達(dá)到提高信號(hào)的載干比，降低發(fā)射功率等目的。智能天線的上述性能允許更為密集的頻率復(fù)用，使頻譜效率得以顯著地提高。如圖3所示：





　　總之，TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)還有接力切換，綜合采用多種多址方式，動(dòng)態(tài)信道分配等技術(shù)，這里不一一介紹了，第三代移動(dòng)通信是數(shù)字化、智能化、平面化的融合體，她的實(shí)現(xiàn)是把人類帶入自由通信時(shí)代的理想境界。我國(guó)提出百年之夢(mèng)終于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也代表了國(guó)際上移動(dòng)通信無(wú)線傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。


　　參考文獻(xiàn)：


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　　[5] 李光，高劍青 TD-SCDMA的系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試方法 [J] 通信移動(dòng) 2003 （8）


　　作者簡(jiǎn)介：


　　李光（1976-），男，內(nèi)蒙古人，職務(wù)/職稱，工程師,主要從事大唐電信的SP30CN、SP30iEXE、SP30前置交換機(jī)以及CISCO的路由器的調(diào)試和西門子LMT軟件從MS-BTS-BSC-TRAU-MSC的調(diào)試全過(guò)程。


　　高劍青（1982-），女，開封人，職務(wù)/職稱,工程師,主要從事ISO9001及QS9000和ISO14001，ISO18001，3C的標(biāo)準(zhǔn)咨詢與認(rèn)證。
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