TD-SCDMA無(wú)線傳輸技術(shù)（一）

TD-SCDMA無(wú)線傳輸技術(shù)（李世鶴）（一）
摘要  我國(guó)提出的TD－SCDMA無(wú)線傳輸技術(shù)（RTT）建議已成為ITU IMT－RSPC（TGS／1輸出文
件）的一個(gè)組成部分，并將實(shí)現(xiàn)CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的集成，開(kāi)發(fā)IS－41核心網(wǎng)的接口，形成統(tǒng)一的
TDD國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。文章對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)和建議作簡(jiǎn)單介紹，著重討論采用TD－SCDMA的必要性和該技術(shù)的
競(jìng)爭(zhēng)力。
關(guān)鍵詞  第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)  TDD方式  TD-SCDMA無(wú)線傳輸技術(shù)
    在1999年11月5日結(jié)束的ITU TG8／1第18次會(huì)議上，順利地通過(guò)了IMT－RSPC輸出文件，標(biāo)
志著第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)基本定型。1985年TG8／1成立，世界各國(guó)投入數(shù)千人的勞動(dòng)和數(shù)億美
元的資金，經(jīng)過(guò)14年的艱苦工作，最終通過(guò)一個(gè)代表當(dāng)今最新技術(shù)，并獲得各國(guó)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，
這是全球通信業(yè)的巨大成功。在此過(guò)程中，我國(guó)第一次提出了自己的建議：TD－SCDMA，并在
此無(wú)線傳輸技術(shù)（RTT）的基礎(chǔ)上與國(guó)際合作，完成了TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，成為CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的一
員。2000年，在3GPP內(nèi)將完成CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的集成，并通過(guò)國(guó)際合作，形成用于IS-41核心網(wǎng)
的接口（H—kook and Extension），使 CDMATDD模式不僅和可以用于基于MAP的核心網(wǎng)，也能
用于IS－41的核心網(wǎng)，成為名副其實(shí)的第三代移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó)移動(dòng)通信界的一次
創(chuàng)舉，也是中國(guó)對(duì)第三代移動(dòng)通信發(fā)展的貢獻(xiàn)。
    目前，我國(guó)擁有世界上第三大移動(dòng)通信網(wǎng)，并仍以每月100多萬(wàn)用戶的速度增長(zhǎng)。從2000年
起，在GSM網(wǎng)繼續(xù)高速發(fā)展的同時(shí)，中國(guó)聯(lián)通將新建一個(gè)IS－95的CDMA網(wǎng)。因此，了解第三代移
動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)，認(rèn)真考慮現(xiàn)有GSM網(wǎng)和即將建設(shè)的CDMA網(wǎng)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的策
略，是一個(gè)十分緊迫的問(wèn)題。本文將簡(jiǎn)單介紹第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)TDD模式的特點(diǎn)和TD-SCD
MA標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的策略問(wèn)題提出筆者的看法。
1第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)概況
    第三代移動(dòng)通信是近20年來(lái)現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)和實(shí)踐的總結(jié)和發(fā)展。1985年ITU TG8／1成
立時(shí)，當(dāng)時(shí)昂貴的第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)在全世界僅有幾十萬(wàn)用戶，沒(méi)想到二十多年后，移
動(dòng)通信竟成為通信領(lǐng)域中的主流。1996年，ITU正式確認(rèn)使用IMT－2000這個(gè)名稱；1997年，確
定了基本要求和征求RTT建議。至此，第三代移動(dòng)通信進(jìn)入了制定和完成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的快車道，成
為全球通信業(yè)技術(shù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)焦點(diǎn)。
    目前，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的框架已確定，將以衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)與地面移動(dòng)通信網(wǎng)結(jié)合，形
成一個(gè)對(duì)全球無(wú)縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡(luò)，滿足城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)不同密度用戶的通信需求，支持話
音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)人類個(gè)人通信的理想。
    ITU對(duì)第三代陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本要求是：在室內(nèi)、手持機(jī)及移動(dòng)三種環(huán)境下，支持話
音和各種多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（速率達(dá)2 Mb／s），實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高頻譜利用率、低成本的無(wú)線傳輸
技術(shù)以及全球兼容的核心網(wǎng)絡(luò)。
    第三代移動(dòng)通信網(wǎng)由核心網(wǎng)、無(wú)線接人網(wǎng)和用戶終端構(gòu)成。鑒于歷史和現(xiàn)狀，核心網(wǎng)主要是
以第二代移動(dòng)通信的兩種網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)：基于MAP的GSM網(wǎng)絡(luò)和基于IS－41的CDMA網(wǎng)絡(luò)，從而形成了
兩套網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。在IMT－RSPC中，無(wú)線接入網(wǎng)形成了5種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
    ·兩種TfDMA標(biāo)準(zhǔn)：SC－TDMA（美國(guó)的UMC－136）和MC－TDM以歐洲的EP－DECT）
    ·三種CDMA標(biāo)準(zhǔn)：MG-CDMA（CDMA2000）、DS－CDMA（W－CDMA）和CDMA TDD（包括
TD－SCD
MA和 UTRA TDD）。
    顯然作為主導(dǎo)地位的是CDMA標(biāo)準(zhǔn)，其中MC－CDMA是FDD方式，將基于IS－41核心網(wǎng)；DSCDMA
和CDMA TDD（TDD方式）將基于MAP核心網(wǎng)，CDMA TDD的無(wú)線接口采用相同的高層信令和不同的
物理層。由于在MC－CDMA中沒(méi)有 TDD模式的標(biāo)準(zhǔn)，故CDMA TDD必須同時(shí)工作于兩種核心網(wǎng)。由
于CDMA TDD是3GPP內(nèi)基于MAP核心網(wǎng)制定的第2層和第3層協(xié)議的技術(shù)規(guī)范，工作于IS-41核心網(wǎng)，
必須在L2和L3中同時(shí)開(kāi)發(fā)兩種核心網(wǎng)之間的接口（Hook and Extension）。目前開(kāi)發(fā)兩種核心
網(wǎng)之間接口的工作已開(kāi)始，預(yù)計(jì)今年將完成。
2 TDD方式在第三代移動(dòng)通信中的重要性
    在第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定的過(guò)程中，業(yè)內(nèi)人士第一次對(duì)無(wú)線通信中的TDD方式給予了高
度重視，在CDMA和TYDMA系統(tǒng)中均制定了TDD標(biāo)準(zhǔn)。許多國(guó)家的運(yùn)營(yíng)商表示了首先選用TDD系統(tǒng)
的愿望。主要原因是在滿足IMT 2000要求的前提下，TDD系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
    （1）第三代移動(dòng)通信需要大約400MHz的頻譜資源，在3GHz以下很難實(shí)現(xiàn)。而TDD則能使用
各種頻率資源，不需要成對(duì)的頻率；
    （2）在第三代移動(dòng)通信中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占主要地位，尤其是不對(duì)稱的IP業(yè)務(wù)。TDD方式特
別適用于上下行不對(duì)稱、不同傳輸速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
    （3）TDD上下行工作于同一頻率，對(duì)稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù)，
可達(dá)到提高性能、降低成本的目的；
    （4）TDD系統(tǒng)設(shè)備成本低，比FDD系統(tǒng)低20％～ 50％。
    TDD系統(tǒng)的主要缺陷在于終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離：（1）采用多時(shí)隙不連續(xù)傳輸方式，
抗快衰落和多普勒效應(yīng)能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD方式差，因此ITU要求TDD系統(tǒng)用戶終端的移動(dòng)速度
達(dá)120km／h，而FDD系統(tǒng)則要求達(dá)到500km／h；（2）TDD系統(tǒng)平均功率與峰值功率之比隨時(shí)隙數(shù)
增加而增加，考慮到耗電和成本因素，用戶終端的發(fā)射功率不可能很大，故通信距離（小區(qū)半
徑）較小，一般不超過(guò)10km，而FDD系統(tǒng)的小區(qū)半徑可達(dá)到數(shù)10km。
    盡管如此，移動(dòng)通信以FDD為主流的傳統(tǒng)觀點(diǎn)已受到挑戰(zhàn)，TDD系統(tǒng)在第三代移動(dòng)通信中的
位置被廣泛接受。多數(shù)人預(yù)測(cè)，第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)綜合的網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)
用于實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，F(xiàn)DD系統(tǒng)用于建設(shè)國(guó)內(nèi)和國(guó)際移動(dòng)通信網(wǎng)，TDD系統(tǒng)則用于為城市人口
密集區(qū)提供高密度大容量話音。數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，用戶通過(guò)雙頻雙模或多模終端實(shí)現(xiàn)全球漫
游。
3  TD-SCDMA RTT的優(yōu)勢(shì)
    CDMA TDD兩種物理層標(biāo)準(zhǔn)（UTRA TDD和TD－SCDMA）的高層信令和部分物理層技術(shù)是相同
的，但兩種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)不同，所用的技術(shù)也不同，因此主要特性和用途均不同（見(jiàn)表1）。
    TD－SCDMA技術(shù)的高性能主要表現(xiàn)在：
   （1）頻譜靈活性和支持蜂窩網(wǎng)的能力
    TD-SCDMA僅需要1.6MHz的最小帶寬。老帶寬為5MHz則支持3個(gè)載波，在一個(gè)地區(qū)可組成蜂
窩網(wǎng)，支持移動(dòng)業(yè)務(wù)，并可通過(guò)自動(dòng)信道分配（DCA）技術(shù)提供不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這些都是UT
RA TDD所不能提供的。
   （2）高頻譜利用率
    TD-SCDMA為對(duì)稱話音業(yè)務(wù)和不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供的頻譜利用率比UTRA TDD高一倍。換言之，
在使用相同頻帶寬度時(shí)，TD－SCDMA可支持多一倍的用戶。
   （3）多種使用環(huán)境
    TD－SCDMA系統(tǒng)是按照ITU要求的三種環(huán)境設(shè)計(jì)的，而 UTRA TDD則不支持移動(dòng)環(huán)境。
    （4）設(shè)備成本
    在無(wú)線基站方面，TD－SCDMA的設(shè)備成本至少比UTRA TDD低 30％。
    TD-SCDMA與UTRA TDD兩種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生上述差別的主要原因是：
   （1）設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)不同
    TD－SCDMA系統(tǒng)是根據(jù)ITU對(duì)IMT－2000的全部要求設(shè)計(jì)的，它本身就可以組成一個(gè)完整的蜂
窩網(wǎng)絡(luò)。 UTRA TDD則是為WCDMA設(shè)計(jì)的TDD補(bǔ)充模式，用于解決室內(nèi)辦公環(huán)境和“熱點(diǎn)”地區(qū)
（如機(jī)場(chǎng)、火車站和大商場(chǎng)等）的通信需求，因此在設(shè)計(jì)中，為了盡可能與WCDMA保持一致，
UTRA TDD寧愿犧牲部分特性。
   （2）使用的技術(shù)不同
    TD－SCDMA采用最新技術(shù)，以獲最佳性能：
    ·智能天線，盡量降低多址干擾、提高容量和接收靈敏度以及降低發(fā)射功率和無(wú)線基站成
本。
    ·上行同步，可以簡(jiǎn)化基站硬件，降低無(wú)線基站成本。
    ·軟件無(wú)線電，可實(shí)現(xiàn)智能天線和多用戶檢測(cè)等基帶數(shù)字信號(hào)處理，使系統(tǒng)可靈活地使用
新技術(shù)，并可降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和成本。
(待續(xù))
摘自《電信快報(bào)》