TD-SCDMA无线传输技术（一）

发布: 2010-10-20 00:52 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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TD-SCDMA无线传输技术（李世鹤）（一）
摘要  我国提出的TD－SCDMA无线传输技术（RTT）建议已成为ITU IMT－RSPC（TGS／1输出文
件）的一个组成部分，并将实现CDMA TDD标准的集成，开发IS－41核心网的接口，形成统一的
TDD国际标准。文章对该标准和建议作简单介绍，着重讨论采用TD－SCDMA的必要性和该技术的
竞争力。
关键词  第三代移动通信标准  TDD方式  TD-SCDMA无线传输技术
    在1999年11月5日结束的ITU TG8／1第18次会议上，顺利地通过了IMT－RSPC输出文件，标
志着第三代移动通信标准基本定型。1985年TG8／1成立，世界各国投入数千人的劳动和数亿美
元的资金，经过14年的艰苦工作，最终通过一个代表当今最新技术，并获得各国认可的标准，
这是全球通信业的巨大成功。在此过程中，我国第一次提出了自己的建议：TD－SCDMA，并在
此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD－SCDMA标准，成为CDMA TDD标准的一
员。2000年，在3GPP内将完成CDMA TDD标准的集成，并通过国际合作，形成用于IS-41核心网
的接口（H—kook and Extension），使 CDMATDD模式不仅和可以用于基于MAP的核心网，也能
用于IS－41的核心网，成为名副其实的第三代移动通信国际标准。这是我国移动通信界的一次
创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。
    目前，我国拥有世界上第三大移动通信网，并仍以每月100多万用户的速度增长。从2000年
起，在GSM网继续高速发展的同时，中国联通将新建一个IS－95的CDMA网。因此，了解第三代移
动通信技术和标准的动态，认真考虑现有GSM网和即将建设的CDMA网向第三代移动通信演进的策
略，是一个十分紧迫的问题。本文将简单介绍第三代移动通信标准，对TDD模式的特点和TD-SCD
MA标准和技术进行说明，并对向第三代移动通信演进的策略问题提出笔者的看法。
1第三代移动通信标准概况
    第三代移动通信是近20年来现代移动通信技术和实践的总结和发展。1985年ITU TG8／1成
立时，当时昂贵的第一代模拟移动通信系统在全世界仅有几十万用户，没想到二十多年后，移
动通信竟成为通信领域中的主流。1996年，ITU正式确认使用IMT－2000这个名称；1997年，确
定了基本要求和征求RTT建议。至此，第三代移动通信进入了制定和完成国际标准的快车道，成
为全球通信业技术和市场竞争的一个焦点。
    目前，第三代移动通信系统的框架已确定，将以卫星移动通信网与地面移动通信网结合，形
成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区不同密度用户的通信需求，支持话
音、数据和多媒体业务，实现人类个人通信的理想。
    ITU对第三代陆地移动通信系统的基本要求是：在室内、手持机及移动三种环境下，支持话
音和各种多媒体数据业务（速率达2 Mb／s），实现高质量、高频谱利用率、低成本的无线传输
技术以及全球兼容的核心网络。
    第三代移动通信网由核心网、无线接人网和用户终端构成。鉴于历史和现状，核心网主要是
以第二代移动通信的两种网络为基础：基于MAP的GSM网络和基于IS－41的CDMA网络，从而形成了
两套网络标准。在IMT－RSPC中，无线接入网形成了5种技术标准：
    ·两种TfDMA标准：SC－TDMA（美国的UMC－136）和MC－TDM以欧洲的EP－DECT）
    ·三种CDMA标准：MG-CDMA（CDMA2000）、DS－CDMA（W－CDMA）和CDMA TDD（包括
TD－SCD
MA和 UTRA TDD）。
    显然作为主导地位的是CDMA标准，其中MC－CDMA是FDD方式，将基于IS－41核心网；DSCDMA
和CDMA TDD（TDD方式）将基于MAP核心网，CDMA TDD的无线接口采用相同的高层信令和不同的
物理层。由于在MC－CDMA中没有 TDD模式的标准，故CDMA TDD必须同时工作于两种核心网。由
于CDMA TDD是3GPP内基于MAP核心网制定的第2层和第3层协议的技术规范，工作于IS-41核心网，
必须在L2和L3中同时开发两种核心网之间的接口（Hook and Extension）。目前开发两种核心
网之间接口的工作已开始，预计今年将完成。
2 TDD方式在第三代移动通信中的重要性
    在第三代移动通信标准制定的过程中，业内人士第一次对无线通信中的TDD方式给予了高
度重视，在CDMA和TYDMA系统中均制定了TDD标准。许多国家的运营商表示了首先选用TDD系统
的愿望。主要原因是在满足IMT 2000要求的前提下，TDD系统具有以下优点：
    （1）第三代移动通信需要大约400MHz的频谱资源，在3GHz以下很难实现。而TDD则能使用
各种频率资源，不需要成对的频率；
    （2）在第三代移动通信中，数据业务将占主要地位，尤其是不对称的IP业务。TDD方式特
别适用于上下行不对称、不同传输速率的数据业务；
    （3）TDD上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术，
可达到提高性能、降低成本的目的；
    （4）TDD系统设备成本低，比FDD系统低20％～ 50％。
    TDD系统的主要缺陷在于终端的移动速度和覆盖距离：（1）采用多时隙不连续传输方式，
抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的FDD方式差，因此ITU要求TDD系统用户终端的移动速度
达120km／h，而FDD系统则要求达到500km／h；（2）TDD系统平均功率与峰值功率之比随时隙数
增加而增加，考虑到耗电和成本因素，用户终端的发射功率不可能很大，故通信距离（小区半
径）较小，一般不超过10km，而FDD系统的小区半径可达到数10km。
    尽管如此，移动通信以FDD为主流的传统观点已受到挑战，TDD系统在第三代移动通信中的
位置被广泛接受。多数人预测，第三代移动通信网络将是一个综合的网络，卫星移动通信系统
用于实现全球无缝覆盖，FDD系统用于建设国内和国际移动通信网，TDD系统则用于为城市人口
密集区提供高密度大容量话音。数据和多媒体业务，用户通过双频双模或多模终端实现全球漫
游。
3  TD-SCDMA RTT的优势
    CDMA TDD两种物理层标准（UTRA TDD和TD－SCDMA）的高层信令和部分物理层技术是相同
的，但两种标准的设计出发点不同，所用的技术也不同，因此主要特性和用途均不同（见表1）。
    TD－SCDMA技术的高性能主要表现在：
   （1）频谱灵活性和支持蜂窝网的能力
    TD-SCDMA仅需要1.6MHz的最小带宽。老带宽为5MHz则支持3个载波，在一个地区可组成蜂
窝网，支持移动业务，并可通过自动信道分配（DCA）技术提供不对称数据业务。这些都是UT
RA TDD所不能提供的。
   （2）高频谱利用率
    TD-SCDMA为对称话音业务和不对称数据业务提供的频谱利用率比UTRA TDD高一倍。换言之，
在使用相同频带宽度时，TD－SCDMA可支持多一倍的用户。
   （3）多种使用环境
    TD－SCDMA系统是按照ITU要求的三种环境设计的，而 UTRA TDD则不支持移动环境。
    （4）设备成本
    在无线基站方面，TD－SCDMA的设备成本至少比UTRA TDD低 30％。
    TD-SCDMA与UTRA TDD两种标准产生上述差别的主要原因是：
   （1）设计的出发点不同
    TD－SCDMA系统是根据ITU对IMT－2000的全部要求设计的，它本身就可以组成一个完整的蜂
窝网络。 UTRA TDD则是为WCDMA设计的TDD补充模式，用于解决室内办公环境和“热点”地区
（如机场、火车站和大商场等）的通信需求，因此在设计中，为了尽可能与WCDMA保持一致，
UTRA TDD宁愿牺牲部分特性。
   （2）使用的技术不同
    TD－SCDMA采用最新技术，以获最佳性能：
    ·智能天线，尽量降低多址干扰、提高容量和接收灵敏度以及降低发射功率和无线基站成
本。
    ·上行同步，可以简化基站硬件，降低无线基站成本。
    ·软件无线电，可实现智能天线和多用户检测等基带数字信号处理，使系统可灵活地使用
新技术，并可降低产品开发周期和成本。
(待续)
摘自《电信快报》