什么是TD-SCDMA？

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舉，也是中國對第三代移動通信發展的貢獻。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/下行鏈路間地靈活切換。這一模式的突出的優勢是，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務以及任何混合業務的上/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。基于高度的業務靈活性，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，如同三代移動通信中對電路和包交換業務所定義的那樣。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是針對所有無線環境下對稱和非對稱的3G業務所設計的，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、互聯網等所有的3G業務。

　　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；二是基站覆蓋半徑在15km以內時頻譜利用率和系統容量可達最佳，在用戶容量不是很大的區域，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，小區半徑一般都在15km以內。而在農村及大區全覆蓋時，用WCDMA FDD方式也是合適的，因此TDD和FDD模式是互為補充的。


TD-SCDMA在3GPP國際標準化中的作用 　

　　眾所周知，TD-SCDMA是一個由中國和歐洲的公司共同推動并正在開發的一種第三代移動通信技術，它特別適合中國市場對第三代移動通信服務的需求。目前，這一技術已經被國際電聯（ITU）正式采納成為第三代移動通信國際標準——IMT-2000家族的一員，并且被公認為能夠全面支持第三代業務的技術。這一技術已經引起了多方的關注，同時，由于IMT-2000中包含TD-SCDMA技術，因此，在第三代協作項目組織（3GPP）內部正在加緊進行標準融合的工作，以促進第三代移動通信標準的發展，這一點，使TD-SCDMA更進一步地受到國際社會的關注。

　　實際上，人們很早便開始了對第三代移動通信系統的研究。1998年1月，歐洲標準化組織——歐洲通信標準協會特別移動部（ETSI SMG）采納了一項關于第三代移動通信系統的空中接口提案，這一提案被命名為全球移動通信系統，即人們現在常說的UMTS。UMTS陸地無線接入（UTRA）包括了兩種模式，頻分雙工模式（FDD）和時分雙工模式（TDD）。

　　前者采用的技術為WCDMA，后者采用的技術為TD-CDMA。

　　在歐洲開發UMTS標準的時候，日本也對第三代移動通信系統進行了廣泛的研究。日本的標準化組織——無線工業貿易協會（ARIB）同樣選擇WCDMA技術，即日本和歐洲對FDD模式的提案幾乎是一致的。北美的T1標準化組織也在開發極其相似的概念。

　　與此同時，中國信息產業部電信科學技術研究院（CATT）、西門子公司和中國無線電信標準委員會（CWTS）也在加緊進行TDD模式的TD-SCDMA 技術的開發。

　　為了建立一個真正的全球第三代移動通信標準，1998年12月，第三代協作項目組織(3GPP，http://www.3gpp.org)成立。該組織由各個國家和地區的電信標準化組織組成，包括歐洲的ETSI、美國的T1、日本的ARIB、韓國的TTA、中國的CWTS等。3GPP非常好地協調了來自各地不同的標準化組織提出的建議，并為建立一個統一的第三代移動通信標準而努力。對于這個標準，我們現在仍稱之為UTRA。UTRA是基于GSM核心網，并且包含FDD和TDD模式的第三代移動通信標準。

　　與此相對應，第三代協作項目2組織（3GPP2，http://www.3gpp.org/）則正在發展一個被稱為cdma2000的第三代移動無線標準。這一標準是基于IS-95 CDMA網絡的。

　　第三代移動通信的發展離不開運營商的支持。1999年6月，運營商協調組織（OHG）中的主要國際運營商提出了一個統一的全球第三代移動通信（G3G）概念，這個概念已經被3GPP和3GPP2所接受。經協調的G3G概念是一個單一的標準并帶有下列三種運行模式：

• 直序擴頻CDMA（CDMA-DS），基于由3GPP規范的UTRA FDD模式；
  
• 多載波CDMA（CDMA-MC），基于由3GPP2規范的FDD模式的cdma2000；
  
• TDD（CDMA TDD），基于由3GPP規范的UTRA TDD模式。
  
  　　

通過同生產廠商團體合作，運營商協調組織將盡可能地使無線參數一致并定義通用的協議棧，從而達到所有基于CDMA建議的融合。這將使多模終端的實現得以簡化并能接入現存的GSM MAP以及ANSI-41核心網。OHG的建議已被考慮進3GPP規范1999年的第一 版標準里，此標準已于1999年底完成。

　　為了將TD-SCDMA融入UTRA，新的協調工作已在3GPP里開始。作為第一步，根據碼片速率的差異，分別將TD-CDMA和TD-SCDMA稱為3.84 Mcps TDD和1.28 Mcps TDD 。 這些工作正在3GPP技術規范小組中的許多工作組里進行。包括：

• WG1 （物理層）
  
• WG2 （協議層，MAS 和RLC）
  
• WG3 （接口，IuB和IuR）
  
• WG4 (RF要求和測試規范)
  

來自歐洲、中國和韓國的工程師們對此作出了貢獻。這項標準化工作的目標是要將TD-SCDMA吸收作為UTRA第四版標準的一部分（Release 2000）。這些規范在3GPP和3GPP2中進行了詳細地闡述，并成為ITU的IMT-2000建議的一部分。

　　為了進一步發展這些標準，3GPP的所有成員和參與者定期會面，交換意見并提出新的觀點。根據專家們的介紹和建議，3GPP組織針對一些特殊問題達成一致意見之后，將新的特性和改進推廣到現有的規范中。

　　3GPP的工作組預期在2001年初完成2000年版本標準。 對于正期待著三代標準的市場，三個子標準——CDMA-DS（UTRA FDD），3.84Mcps TDD 和 1.28Mcps TDD (TD-SCDMA)將逐漸趨于成熟。

• 頻譜效率高
  
  
  　　TD-SCDMA系統綜合采用了聯合檢測、智能天線和上行同步等先進技術，系統內的多址和多徑干擾得到了極大緩解，從而有效地提高了頻譜利用率，進而提高了整個系統的容量。
  
  
  　　具體來講，聯合檢測和上行同步可極大降低小區內的干擾，智能天線則可以有效抑制小區間及小區內的干擾。另外，聯合檢測和智能天線對于緩解2G頻段上更加明顯的多徑干擾也有極大作用。所以，TD-SCDMA系統的這一特點決定了它將非常適合于在3G網絡建設初期提供大容量的網絡解決方案。

• 支持多載頻
  
  對TD-SCDMA系統來說，其容量主要受限于碼資源。TD-SCDMA支持多載波，載頻之間切換很容易實現。因為TD-SCDMA是時分系統，手機可在控制信道時掃描其它頻率，無需任何硬件輕松實現載波間切換，并能保證很高的成功率。另外通過多載波可以消除導頻污染以及突發導頻，從而降低掉話率。因為TD系統可以將鄰小區的導頻安排在不同的載波上，從而降低導頻污染。大家都知道導頻污染是CDMA系統最頭疼的地方。TD在這方面有獨特優勢。另外TD在室內覆蓋方面也有很大優勢。
  

• 不存在呼吸效應及軟切換
  
  用戶數的增加使覆蓋半徑收縮的現象稱之為呼吸效應。CDMA系統是一個自干擾系統，當用戶數顯著增加時，用戶產生的自干擾呈指數級增加，因此呼吸效應是一般CDMA系統的天生缺陷。
  
  呼吸效應的另一個表現形式是每種業務用戶數的變化都會導致所有業務的覆蓋半徑發生變化，這會給網絡規劃和網絡優化帶來很大的麻煩。TD-SCDMA是一個集CDMA、FDMA、TDMA于一身的系統，它通過低帶寬FDMA和TDMA來抑制系統的主要干擾，使產生呼吸效應的因素顯著降低；
  
  由于TD-SCDMA在每個時隙中采用CDMA技術來提高容量，產生呼吸效應的唯一原因是單時隙中多個用戶之間的自干擾，由于TD-SCDMA單時隙最多只能支持8個12.2k的話音用戶，用戶數量少，使用戶的自干擾比較少。
  
  同時，這部分自干擾通過聯合檢測和智能天線技術被進一步抑制，因此TD-SCDMA不再是一個干擾受限系統，而是一個碼道受限系統，覆蓋半徑不隨用戶數的增加而變化，即沒有呼吸效應。

• 組網靈活
  

• 頻譜利用靈活、頻率資源豐富
  
  
  　　TD-SCDMA系統采用時分雙工模式，它的一個載波只需占用1.6MHz的帶寬就可以提供速率達2Mbps的3G業務，對于頻率分配的要求簡單和靈活了許多。在今后多家移動運營商共存的情形下，頻譜資源的使用情況會相對復雜，而TD-SCDMA系統大大提高了對頻譜資源利用的靈活性。
  
  　　中國政府為TDD分配了155MHz的工作頻段，對比于FDD上下行共90MHz的對稱頻段，TDD系統在頻率資源方面的優勢，為TDD系統的網絡擴容和后續發展埋下了輕松的一筆。
  
  　　除中國外，世界各國3G頻譜規劃都包括TDD頻段，日本、歐洲運營商3G牌照中已經包括TDD頻段，為未來TD-SCDMA進入國際市場提供了機遇。這為TD-SCDMA技術的國際化應用和國際漫游，提供了必要的條件。
  

• 與GSM組網易于實施
  
  　　從系統角度看，TD-SCDMA與GSM均為時分復用系統，可以靈活進行系統之間的測量控制和切換。從終端角度看，TD-SCDMA與GSM的切換較易引入目前單模手機，TD-SCDMA/GSM雙模手機成本低于WCDMA/GSM成本。目前，展訊，T3G等芯片廠商均支持TD-SCDMA/GSM雙模手機解決方案。
  

• 靈活高效承載非對稱數據業務
  
  　　TDD技術的采用是TD-SCDMA系統與其他兩大3G主流標準FDD系統的根本區別。TD-SCDMA系統子幀中上下行鏈路的轉換點是可以靈活設置的，根據不同承載業務分別在上下行鏈路上數據量的分布，上下行資源可以有從3∶3的對稱分配到1∶5的非對稱分配調整。
  
  　　在未來3G多樣化的業務應用中，非對稱的數據業務會占有越來越多的比例，大部分業務的典型特征是上行鏈路和下行鏈路中的業務量不對稱。FDD系統由于其固定的上下行頻率的對稱占用，在承載非對稱業務時會造成對頻譜資源的浪費。而TD-SCDMA系統可以通過配置切換點位置，靈活地調度系統上下行資源，使得系統資源利用率最大化。因此TD-SCDMA系統更加適合未來的3G非對稱數據業務和互聯網業務方面。
  
  　　綜上所述，TD-SCDMA單獨組網具有網絡規劃簡單，建設和維護成本低的好處。而TD-SCDMA具有的非對稱數據業務傳輸的特點使其更具有其他技術不可比擬的優勢。
  
  
  

TD-SCDMA系統的接力切換技術

　　越區切換在蜂窩移動通信系統中占有重要的地位。在早期的頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）移動通信系統中，采用的是“硬切換技術”，該技術使系統在切換過程中大約丟失300ms的信息，同時占用信道資源較多。

　　美國高通公司開發的CDMAIS－95無線通信系統使用了“軟切換技術”，軟切換過程不丟失信息、不中斷通信，還可增加CDMA系統的容量。但是，軟切換技術只解決了終端在使用相同載波頻率的小區或扇區間切換的問題，對于不同載波的基站之間，FDDCDMA系統仍然只能使用硬切換方式。而且，處于切換過程中的每一個終端要同時接收來自兩個或三個基站的信息，并在反向鏈路中向這些基站發送相應信息，這占用了較多的通信設備和信道，造成系統資源的浪費。

　　而在TD－SCDMA系統中，采用了一種新的越區切換方法，即“接力切換”。TD－SCDMA的獨特之處是使用了智能天線獲得用戶終端的方位（DOA），采用同步CDMA技術獲得用戶終端與基站間的距離。若將這兩個信息予以綜合，基站就可以確定用戶終端的具體位置，從而為接力切換奠定了基礎。接力切換不丟失信息、不中斷通信，節約了信道資源。

　　正是由于TD－SCDMA系統采用了智能天線以及使用兩個基站對終端進行定位，具有對終端精確定位的功能，所以能夠實現更有效的越區切換，即所謂的“接力切換”。在接力切換的過程中，同頻小區之間的兩個小區的基站都將接收同一個終端的信號，并對其定位，將確定可能切換區域的定位結果向基站控制器報告，完成向目標基站的切換，克服了“軟切換”浪費信道資源的缺點。接力切換不僅具有上述的“軟切換”功能，而且可以使用在不同載波頻率的TD－SCDMA基站之間，甚至能夠在TD－SCDMA系統與其它移動通信系統（如GSM、CDMAIS－95等）的基站之間，實現不丟失信息、不中斷通信的理想的越區切換。在一般情況下，“接力切換”與“軟切換”相比較，能夠使系統容量增加一倍以上。

TD-SCDMA系統的智能天線技術

• 智能天線的基本概念
  
  　　近年來，智能天線技術已經成為移動通信中最具有吸引力的技術之一。智能天線采用空分多址（SDMA）技術，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號區分開來，最大限度地利用有限的信道資源。與無方向性天線相比較，其上、下行鏈路的天線增益大大提高，降低了發射功率電平，提高了信噪比，有效地克服了信道傳輸衰落的影響。同時，由于天線波瓣直接指向用戶，減小了與本小區內其它用戶之間，以及與相鄰小區用戶之間的干擾，而且也減少了移動通信信道的多徑效應。CDMA系統是個功率受限系統，智能天線的應用達到了提高天線增益和減少系統干擾兩大目的，從而顯著地擴大了系統容量，提高了頻譜利用率。
  
  　　智能天線在本質上是利用多個天線單元空間的正交性，即空分多址復用（SDMA）功能，來提高系統的容量和頻譜利用率。這樣，TD－SCDMA系統充分利用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA這四種多址方式的技術優勢，使系統性能最佳化。
  
  　　智能天線的核心在于數字信號處理部分，它根據一定的準則，使天線陣產生定向波束指向用戶，并自動地調整系數以實現所需的空間濾波。智能天線須要解決的兩個關鍵問題是辨識信號的方向和數字賦形的實現。
  

• 智能天線的工作原理
  
  　　TD－SCDMA的智能天線使用一個環形天線陣，由8個完全相同的天線元素均勻地分布在一個半徑為R的圓上所組成。智能天線的功能是由天線陣及與其相連接的基帶數字信號處理部分共同完成的。該智能天線的仰角方向輻射圖形與每個天線元相同。在方位角的方向圖由基帶處理器控制，可同時產生多個波束，按照通信用戶的分布，在360°的范圍內任意賦形。為了消除干擾，波束賦形時還可以在有干擾的地方設置零點，該零點處的天線輻射電平要比最大輻射方向低約40dB。TD－SCDMA使用的智能天線當N＝8時，比無方向性的單振子天線的增益分別大9dB（對接收）和18dB（對發射）。每個振子的增益為8dB，則該天線的最大接收增益為17dB，最大發射增益為26dB。由于基站智能天線的發射增益要比接收增益大得多，對于傳輸非對稱的IP等數據、下載較大業務信息是非常適合的。
  

• 智能天線的主要功能
  
  　　根據以上基本原理，在CDMA系統（無論是TDD或FDD方式）中，采用智能天線和波束賦形技術，能夠在多個方面大大改善通信系統的性能，概括地講主要有：提高了基站接收機的靈敏度，提高了基站發射機的等效發射功率，降低了系統的干擾，增加了CDMA系統的容量，改進了小區的覆蓋，降低了無線基站的成本。
  
  　　由于采用智能天線后，應用波束賦形技術顯著提高了基站的接收靈敏度和等效發射功率，能夠大大降低系統內部的干擾和相鄰小區之間的干擾，從而使系統容量擴大一倍以上；同時也可以使業務高密度的市區和郊區所要求的基站數目減少。在業務稀少的鄉村，無線覆蓋范圍將增加一倍，這也意味著在所覆蓋的區域的基站數目降至通常情況的1/4。天線增益的提高也能夠降低高頻功率放大器（HPA）的線性輸出功率。因為HPA的費用占收發信機成本的主要部分。所以，智能天線的采用將顯著降低運營成本、提高系統的經濟效益。
  
  

TD-SCDMA網絡的優勢有哪些？

　　相比與WCDMA和CDMA2000網絡，TD－SCDMA網絡是TDD和CDMA、TDMA技術完美結合，有很好技術優勢：第一個優勢，頻譜利用率高，只需要一個1.6M帶寬就可通信；第二個優勢，TD－SCDMA采用智能天線、軟件無線電等大量先進技術，可以提高系統容量；第三個優勢，TD－SCDMA更適合傳輸不對稱的互聯網業務。從全球頻率劃分來看，各國都為TDD預留了頻段，從這意義上來說，只有TD－SCDMA才有可能實現全球漫游。