3G技術的主角:TD-SCDMA

　　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（時分同步碼分多址接入）無線傳輸技術現(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三個最主要的競爭者。為了能使各位用戶更加詳細地了解TD－SCDMA通信技術，筆者下面就TD－SCDMA技術的概念、特點以及發(fā)展等方面的內(nèi)容進行一下介紹。

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)務以及日益增長的非對稱包交換業(yè)務如移動互聯(lián)網(wǎng)接入，而TD―SCDMA具有高達2M的數(shù)據(jù)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(wǎng)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的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，完成了TD－SCDMA標準，成為CDMA TDD標準的一員的，這是中國移動通信界的一次創(chuàng)舉，也是中國對第三代移動通信發(fā)展的貢獻。在與歐洲、美國各自提出的３Ｇ標準的競爭中，中國提出的TD-SCDMA已正式成為全球３Ｇ標準之一，這標志著中國在移動通信領域已經(jīng)進入世界領先之列。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(時分雙工)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/下行鏈路間地靈活切換。這一模式的突出的優(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(zhuǎn)換點就可以實現(xiàn)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(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量。基于高度的業(yè)務靈活性，TD―SCDMA無線網(wǎng)絡可以通過無線網(wǎng)絡控制器（RNC）連接到交換網(wǎng)絡，如同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(wǎng)絡與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)務負載關系的頻譜分配的最佳利用率。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8kbps到2Mbps的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務。

　　TD－SCDMA為TDD模式，在應用范圍內(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；二是基站覆蓋半徑在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30－4km。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技術的特點

　　在第三代移動通信標準TD－SCDMA推出后，許多通信營運商和手機廠商開始重視和研究TD-SCDMA技術，他們中的大多數(shù)都表示了首先選用TD－SCDMA標準的愿望。TD－SCDMA技術是目前發(fā)展3G最具潛力的新技術之一，因為該項技術具有以下特點：

1、頻譜利用率高。由于TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技術，使TD-SCDMA在傳輸中很容易設置一個上行和下行鏈路的轉(zhuǎn)換點，來針對不同類型的業(yè)務，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，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，可以使其轉(zhuǎn)換“對稱”，這樣，就使總的頻譜效率更高。

2、支持多種通信接口。由于TD－SCDMA同時滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口的要求，所以TD－SCDMA的基站子系統(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)在的需求和長遠未來的發(fā)展。

3、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。

4、系統(tǒng)性能穩(wěn)定。由于TD－SCDMA收發(fā)在同一頻段上，使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；由于利用了CDMA和TDMA結(jié)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，提高了系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。

5、能與傳統(tǒng)系統(tǒng)進行兼容。TD－SCDMA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。支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu)，信令協(xié)議可以后向兼容，網(wǎng)絡不再需要引入新的呼叫模式。

6、支持高速移動通信。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，基帶數(shù)字信號處理技術是基于智能天線和聯(lián)合檢測，其限制在設備基帶數(shù)字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，可以正常工作。

7、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，也可達到降低成本的目的。設備成本在無線基站方面，TD－SCDMA的設備成本至少比UTRA TDD低 30％。

8、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(xiàn)有的框架設備，小區(qū)規(guī)劃，操作系統(tǒng)，帳單系統(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訊標準，并已成為第三代無線通訊系統(tǒng)UMTS和IMT2000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，這也是TD-SCDMA標準自提出以來穩(wěn)步向前發(fā)展的一個重要原因。特別是西門子公司最近宣布，將所有TDD業(yè)務都集中到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。這將吸引全球、特別是歐洲更多的制造商和運營商關注TD-SCDMA技術。

　　此外，中國是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(wǎng)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(chǎn)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)會在中國得到廣泛的應用。

　　在世界市場上，由于頻率資源的日益緊張，在許多地區(qū)，要得到符合FDD系統(tǒng)要求的成對的頻率資源已經(jīng)十分困難。這樣，具有更高的頻譜利用率，不需要成對頻譜的TD-SCDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢將日益顯現(xiàn)。因此，TD-SCDMA也會大踏步走向世界市場。此外TD-SCDMA能以比簡單的GSM網(wǎng)絡擴容更低的費用改造網(wǎng)絡，不僅可解決頻譜資源不足造成的容量問題，滿足用戶密集區(qū)的移動通信需求，還可為最急需的用戶提供第三代業(yè)務。同時，為今后全網(wǎng)進入第三代打下基礎。并且在第三代移動通信技術中，TDD模式的無線傳輸技術在頻譜靈活性、提供不對稱業(yè)務和低價格等方面的優(yōu)勢已被國際上認可，所有這些都將確保TD－SCDMA技術在未來的市場上將有較強的競爭能力。

　　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)務以及日益增長的非對稱包交換業(yè)務如移動互聯(lián)網(wǎng)接入，而TD―SCDMA具有高達2M的數(shù)據(jù)速率，將非常適合寬帶應用，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。作為中國提供的第三代移動通信標準，TD―SCDMA首次測試是在北京完成，計劃于明年初和中國的移動通信運營商共同進行TD―SCDMA系統(tǒng)的現(xiàn)場試運轉(zhuǎn)，商用系統(tǒng)將于2001年年底推出。估計到2004年，TD-SCDMA通信將進入高速成長期，各國、各營運商均將開始建設完整的TD-SCDMA移動通信網(wǎng)絡，確保開通第三代移動通信業(yè)務，平穩(wěn)地向第三代移動通信過渡，并將深刻地影響我們的生活。