中國的3G技術(shù)----TD-SCDMA

相關(guān)專題: 無線 中國電信 5G
劉光曄

  近年來,第三代移動通信一直是人們關(guān)注的熱點。而我國提出的TD-SCDMA(時分同步碼分多址)無線傳輸技術(shù)現(xiàn)已作為中國提出的第三代移動通信標準,被國際電信聯(lián)盟接納為第三代移動通信標準之一,與歐洲支持的WCDMA和美國的cdma2000成為未來全球第三代移動通信標準的3個最主要的競爭者。



  一、為什么要引入TD-SCDMA



  第三代移動通信最主要的挑戰(zhàn),來自能否同時提供諸如語音或視頻傳輸?shù)膶ΨQ的電路交換業(yè)務(wù),以及日益增長的非對稱包交換業(yè)務(wù)如移動互聯(lián)網(wǎng)接入,而TD-SCDMA具有高達2Mbit/s的數(shù)據(jù)速率,非常適合寬帶應(yīng)用,同時其所采用的技術(shù)能使無線頻率資源達到最優(yōu)利用率。TD-SCDMA與歐洲支持的WCDMA和美國的cdma2000有很大的不同。從技術(shù)上,它是一個TDD(時分雙工)標準,起步相對比較晚,開始階段并未受到世界移動通信界的足夠重視,加之ITU在制訂3G國際標準時,對TDD系統(tǒng)和FDD(頻分雙工)系統(tǒng)提出了不同的要求,主要是對高速移動的要求,TDD系統(tǒng)比FDD系統(tǒng)要低。這樣,在一開始就有人懷疑TDD系統(tǒng)支持高速移動的能力;支持TD-SCDMA技術(shù)的廠商又比較少,因而TD-SCDMA并未取得與WCDMA和cdma2000同樣的地位。人們認為,TD-SCDMA將作為WCDMA的補充,有可能取得一定的市場份額。但是,隨著TD-SCDMA開發(fā)工作的深入,以及人們對3G認識程度的加深,TDD方式優(yōu)勢逐步顯露。人們看到了TDD方式在頻譜利用率方面的優(yōu)勢;在支持被認為是未來3G服務(wù)支柱的移動互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方面的優(yōu)勢;在制造成本方面的優(yōu)勢;在從GSM平滑演進到3G方面的優(yōu)勢等等。因而,越來越多的廠商開始重視和研究TD-SCDMA技術(shù)。



  二、什么是TD-SCDMA技術(shù)



  TD-SCDMA是中文含義為時分同步碼分多址接入,該項通信技術(shù)也屬于一種無線通信的技術(shù)標準,它是由中國第一次提出并在此無線傳輸技術(shù)(RTT)的基礎(chǔ)上與國際合作完成的。該方案的主要技術(shù)集中在大唐公司手中,它的設(shè)計參照了TDD在不成對的頻帶上的時域模式。TDD模式是基于在無線信道時域里的周期地重復TDMA幀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。這個幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個時隙,在TDD模式下,可以方便地實現(xiàn)上/下行鏈路間的靈活切換。這一模式突出的優(yōu)勢是,在上/下行鏈路間的時隙分配可以被一個靈活的轉(zhuǎn)換點改變,以滿足不同的業(yè)務(wù)要求。這樣,運用TD-SCDMA這一技術(shù),通過靈活地改變上/下行鏈路的轉(zhuǎn)換點就可以實現(xiàn)所有3G對稱和非對稱業(yè)務(wù)。合適的TD-SCDMA時域操作模式可自行解決所有對稱和非對稱業(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題。
  TD-SCDMA的無線傳輸方案靈活地綜合了FDMA、TDMA和CDMA等基本傳輸方法,通過與聯(lián)合檢測相結(jié)合,它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過引進智能天線,容量還可以進一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復用所產(chǎn)生的干擾,并通過更高的頻率復用率來提供更高的話務(wù)量。基于高度的業(yè)務(wù)靈活性,TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)連接到交換網(wǎng)絡(luò),如同第三代移動通信中對電路和包交換業(yè)務(wù)所定義的那樣。在最終的版本里,計劃讓TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)與Internet直接相連。



  TD-SCDMA所呈現(xiàn)的先進的移動無線系統(tǒng)是針對所有無線環(huán)境下對稱和非對稱的3G業(yè)務(wù)所設(shè)計的,它運行在不成對的射頻頻譜上。TD-SCDMA傳輸方向的時域自適應(yīng)資源分配可取得獨立于對稱業(yè)務(wù)負載關(guān)系的頻譜人配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通過最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻譜效率,可支持速率從8kbit/s到2Mbit/s的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務(wù)。



  TD-SCDMA為TDD模式,在應(yīng)用范圍內(nèi)有其自身的特點:一是終端的移動速度受現(xiàn)有DSP運算速度的限制只能做到240km/h;二是基站覆蓋半么在15km以內(nèi)時頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達最佳,在用戶容量不是很大的區(qū)域,基站最大覆蓋可達30km。所以,TD-SCDMA適合在城市和城郊使用,在城市和城郊,這兩個不足均不影響實際使用。因在城市和城郊,車速一般都小于200km/h,城市和城郊人口密度高,因容量的原因,小區(qū)半徑一般都在15km以內(nèi)。而在農(nóng)村及大區(qū)全覆蓋時,用WCDMA FDD方式也是合適的,因此TDD和FDD模式是互為補充的。



  三、TD-SCDMA技術(shù)的特點



  TD-SCDMA技術(shù)具有以下特點:



  頻譜利用率高 由于TD-SCDMA采用CDMA和TDMA的多址技術(shù),所以在傳輸中很容易設(shè)置一個上行和下行鏈路轉(zhuǎn)換點,來針對不同類型的業(yè)務(wù),類似于可根據(jù)交通的流量來控制“紅綠燈”轉(zhuǎn)換的時間間隔。對于像互聯(lián)網(wǎng)這樣的“不對稱”傳輸業(yè)務(wù),可使其轉(zhuǎn)換“不對稱”,而對于像語音這樣的“對稱”傳輸業(yè)務(wù),可以使其轉(zhuǎn)換為“對稱”,這樣,這使總的頻譜效率更高。



  支持多種通信接口 由于TD-SCDMA同時滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口要求,所以基站子系統(tǒng)既可作為2G和2.5G GSM基站的擴容,又可作為3G網(wǎng)中的基站子系統(tǒng),能同時兼顧現(xiàn)在的需求和未來長遠的發(fā)展。



  頻譜靈活性強 由于TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)頻譜靈活性強,僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達2M的3G業(yè)務(wù)需求,而且非常適合非對稱業(yè)務(wù)的傳輸。



  系統(tǒng)性能穩(wěn)定 TD-SCDMA收發(fā)在同一頻段上,上行鏈路和下行鏈路的無線環(huán)境一致性很好,更適合使用新興的“智能天線”技術(shù);利用了CDMA和TDMA結(jié)合的多址方式,更利于聯(lián)合檢測技術(shù)的采用,這些技術(shù)都能減少了干擾,提高系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。



  能與傳統(tǒng)系統(tǒng)進行兼容 TD-SCDMA支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu),信令協(xié)議可以后向兼容,網(wǎng)絡(luò)不再需要引入新的呼叫模式,能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡。



  支持高速移動通信 在TD-SCDMA系統(tǒng)中,基帶數(shù)字信號處理技術(shù)是基于智能天線和聯(lián)合檢測,解決了設(shè)備基帶數(shù)據(jù)信號處理能力和算法復雜性之間的矛盾。該技術(shù)可以確保TD-SCDMA系統(tǒng)在移動速度為250km/h和UMTS(3GPP)移動環(huán)境下正常工作。



  系統(tǒng)設(shè)備成本低 由于TD-SCDMA上下行工作于同一頻率,對稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù),這也可達到降低成本的目的。在無線基站方面,TD-SCDMA的設(shè)備成本至少比UTRA TDD低30%。



  支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能 TD-SCDMA技術(shù)支持多載波直接擴頻系統(tǒng),可以再利用現(xiàn)有的框架設(shè)備、小區(qū)規(guī)劃、操作系統(tǒng)、賬單系統(tǒng)等,在所有環(huán)境下支持對稱或不對稱的數(shù)據(jù)速率。



  四、TD-SCDMA技術(shù)的發(fā)展



  TD-SCDMA是由中國提出并被ITU所接受的第三代無線通信標準,并已成為第三代無線通信系統(tǒng)UMTS和IMT-2000國際電信標準大家庭中的重要成員。在開發(fā)方面,TD-SCDMA順利向前推進,中國電信科學技術(shù)研究院和西門子公司進行了前所未有的緊密合作。特別是西門子最近宣布,將所有TDD業(yè)務(wù)都集中到TD-SCDMA上來,實現(xiàn)了UMTS TDD標準的歷史性融合,對于TD-SCDMA在全球推廣具有重要的意義。



  此外,中國TD-SCDMA技術(shù)堅定的支持者。雖然中國目前尚未決定3G將采用哪一種標準,進行網(wǎng)上試驗的時間也未確定,但是,中國政府有關(guān)部門以及中國的運營商在各種場合都對TD-SCDMA表示堅定的支持。最近在北京召開的一次大型3G國際研討會上,中國信息產(chǎn)業(yè)部有關(guān)領(lǐng)導再一次重申支持TD-SCDMA標準。因此,TD-SCDMA系統(tǒng)必然會在中國得到廣泛的應(yīng)用。



----《現(xiàn)代通信》
   

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