中國的3G技術----TD-SCDMA

相關專題: 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)無線傳輸技術現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的對稱的電路交換業(yè)務,以及日益增長的非對稱包交換業(yè)務如移動互聯(lián)網接入,而TD-SCDMA具有高達2Mbit/s的數據速率,非常適合寬帶應用,同時其所采用的技術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服務支柱的移動互聯(lián)網服務方面的優(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。



  二、什么是TD-SCDMA技術



  TD-SCDMA是中文含義為時分同步碼分多址接入,該項通信技術也屬于一種無線通信的技術標準,它是由中國第一次提出并在此無線傳輸技術(RTT)的基礎上與國際合作完成的。該方案的主要技術集中在大唐公司手中,它的設計參照了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幀結構實現的。這個幀結構被再分為幾個時隙,在TDD模式下,可以方便地實現上/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換點改變,以滿足不同的業(yè)務要求。這樣,運用TD-SCDMA這一技術,通過靈活地改變上/下行鏈路的轉換點就可以實現所有3G對稱和非對稱業(yè)務。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)務以及任何混合業(yè)務的上/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)合檢測相結合,它在傳輸容量方面表現非凡。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)間頻率復用所產生的干擾,并通過更高的頻率復用率來提供更高的話務量;诟叨鹊臉I(yè)務靈活性,TD-SCDMA無線網絡可以通過無線網絡控制器(RNC)連接到交換網絡,如同第三代移動通信中對電路和包交換業(yè)務所定義的那樣。在最終的版本里,計劃讓TD-SCDMA無線網絡與Internet直接相連。



  TD-SCDMA所呈現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)務所設計的,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資源分配可取得獨立于對稱業(yè)務負載關系的頻譜人配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通過最佳自適應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)網等所有的3G業(yè)務。



  TD-SCDMA為TDD模式,在應用范圍內有其自身的特點:一是終端的移動速度受現有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。而在農村及大區(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技術的特點



  TD-SCDMA技術具有以下特點:



  頻譜利用率高 由于TD-SCDMA采用CDMA和TDMA的多址技術,所以在傳輸中很容易設置一個上行和下行鏈路轉換點,來針對不同類型的業(yè)務,類似于可根據交通的流量來控制“紅綠燈”轉換的時間間隔。對于像互聯(lián)網這樣的“不對稱”傳輸業(yè)務,可使其轉換“不對稱”,而對于像語音這樣的“對稱”傳輸業(yè)務,可以使其轉換為“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網中的基站子系統(tǒng),能同時兼顧現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)務需求,而且非常適合非對稱業(yè)務的傳輸。



  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;利用了CDMA和TDMA結合的多址方式,更利于聯(lián)合檢測技術的采用,這些技術都能減少了干擾,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支持現存的覆蓋結構,信令協(xié)議可以后向兼容,網絡不再需要引入新的呼叫模式,能夠實現從現存的通信系統(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,基帶數字信號處理技術是基于智能天線和聯(lián)合檢測,解決了設備基帶數據信號處理能力和算法復雜性之間的矛盾。該技術可以確保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,這也可達到降低成本的目的。在無線基站方面,TD-SCDMA的設備成本至少比UTRA TDD低30%。



  支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能 TD-SCDMA技術支持多載波直接擴頻系統(tǒng),可以再利用現有的框架設備、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據速率。



  四、TD-SCDMA技術的發(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)務都集中到TD-SCDMA上來,實現了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,進行網上試驗的時間也未確定,但是,中國政府有關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,中國信息產業(yè)部有關領導再一次重申支持TD-SCDMA標準。因此,TD-SCDMA系統(tǒng)必然會在中國得到廣泛的應用。



----《現代通信》
   
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