TD-SCDMA无线传输技术的特点

　　在1999年11月5日召开的ITUTG8/1第18次会议上通过了输出文件IMT_RSPC[2]，标志着第三代移动通信标准的基本定型，TD-SCDMA、W-CDMA和cdma2000一起列入ITUIMT-RSPC，成为世界3大主流标准，然后由2个国际标准化组织3GPP和3GPP2分别制定和完善此3个主流标准。近年来，经过数千人数年的国际合作，标准均已基本定型。2006年1月，信息产业部也正式公布了我国的行业标准TD-SCDMA，标志着它将在近年内获得广泛应用。

　　1．1第三代移动通信系统的主要目标 字串4

　　a）具有高层次的业务质量，其中包括：

　　（a）提高话音和数据质量，支持网络的无缝连接； 字串9

　　（b）较好地解决传输误码和系统时延问题，因为移动数据业务对误码率和传输时延提出了更高的要求； 字串1

　　（c）提高频谱利用率，从而增加系统容量，以满足话音及多种数据业务的要求。 字串2

　　b）提供多种新型业务，包括宽带数据和视频业务。 字串2

　　c）具有高度的系统灵活性。其灵活性表现在实现统一接口，以规范无线寻呼、陆地蜂窝、无绳电话、卫星移动通信等多种系统。该系统必须能与各种形式的广域网进行相互操作及网络集成。灵活性还包括多功能、多环境能力、多操作模式、多频段运行等，以实现全球无缝漫游。 字串7

　　d）具有良好的系统兼容性能，首先必须能够与GSM等第二代移动通信系统兼容。 字串7

　　1.2第三代移动通信系统的主要要求[1] 字串3

　　因为3G考虑的业务是移动多媒体，即可以同时传输话音和数据，对数据传输，移动通信的主要问题是传输速率。为此，对3G及3G后的系统的主要要求就是如何利用无线手段来传输足够高的数据速率。简单地说，2005年前，在低速移动时，要求传输速率为384kbit/s；高速移动时为64或128kbit/s。2005年后，低速移动时应传输2~10Mbit/s的数 字串4

　　据；而2008年以后，则应当对每个用户提供传输至100Mbit/s的能力。对移动速度，则最高应能达到500km/h。 字串4

　　1.3第三代移动通信网络

　　第三代移动通信由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成。它们将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各种用户密度及高速移动（对TDD方式为120km/h，FDD方式为500km/h）的需求，并支持话音、数据和多媒体等多种业务，最高速率可达2Mbit/s以上，基本满足个人通信的要求。

　　本文着重介绍3GPP对第三代移动通信网络的概念，其定义的网络拓扑如图1所示，并对其简单说明如下： 字串8

　　a）核心网：它是移动网络的核心，在3G初期，将从GSM网络概念出发：在电路域（如电话等业务）仍然采用程控交换技术；对包交换数据，使用GPRS类似的方法，基于ATM的技术。2005年后，向全IP技术过渡。

　　b）无线接入网：完成用户终端向核心网络进行无线接入的全部处理，是移动网络的最主要部分。 字串1

　　c）用户终端：它不仅是2G的手持机，而更可能是功能完善的智能个人终端。

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　　d）连接各设备之间的接口：无线接入网到核心网之间的Iu接口、RNC之间的Iur接口、RNC与Node_B之间的Iub接口以及终端和无线接入网之间的Uu接口。 字串2

　　对WCDMA和TD-SCDMA来说，此网络结构是完全相同的，它们所提供的业务也将是完全相同的。 字串2

　　2　3G无线传输技术（RTT）

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　　各种移动通信标准的区别在于所使用的无线传输技术，而传输技术是根据物理层技术而设计的，且物理层技术是进步最为显著、涉及知识产权最多的部分，也是竞争的焦点。

　　3　TD-SCDMA的主要优势 字串8

　　作为一种ITM-2000的无线传输技术，TD-SCDMA的核心是使用智能天线等新技术，尽可能地提高CDMA系统的频谱利用率，满足IMT-2000的要求。简单地说，TD-SCDMA就是一种基于智能天线的时分双工、同步CDMA系统。

　　本文不可能全面介绍TD-SCDMA系统和标准（有兴趣的读者可参阅参考文献3），而只着重介绍其与其他RTT不同的，具有优势的核心技术。

　　3.1时分双工方式及帧结构 字串9

　　TD-SCDMA采用了TDD双工方式，设计了1个多时隙的帧结构，它将3GPP标准中的1个10ms的无线帧分为2个子帧，每个子帧又设计了7个业务时隙，此外，还有上下行导引时隙（DwPTS和UpPTS）和作为收发间隔的保护时隙（G）。

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　　将时隙设计得比较小，并使用子帧的目的是为了支持智能天线的应用；设计导引时隙是为了实现同步CDMA。在每个基本业务单元中，将业务数据安放在单元的两边；中间设计了中间码（Midamble），应用于同步及信道估计，为使用联合检测而准备的，并将缺少保护和纠错的物理层信令安放在中间码两旁。整个帧结构设计方法是我们所特有的，是为满足系统技术而设计的[3]。 字串6

　　使用此帧结构，可以灵活配置上下行时隙，提供满足各种要求的不对称业务（从上下行1∶6到6∶1）的TDD双工工作方式。众所周知，TDD与FDD双工方式相比有如下优点： 字串7

　　a）只需要单一载波频率，频谱使用有较高的灵活性； 字串7

　　b）上下行使用相同载波频率，可以通过对上行链路的估值获得上下行电波传播特性，便于使用诸如智能天线、预Rake接收等技术以提高系统性能； 字串9

　　c）便于支持上下行不对称业务； 字串9

　　d）产品简单，成本低。

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　　但是，TDD采用不连续接收和发射，在对抗多径衰落及多普勒频移等方面不如FDD。20世纪80年代以来，均认为TDD方式主要使用于微小区，难以支持较大的小区范围和较高的移动速度。

　　在TD-SCDMA系统中，采用智能天线技术加上联合检测技术克服了TDD方式的缺点，在小区覆盖方面和WCDMA相当，支持的移动速度也达到250km/h，完全满足单独组网的要求。

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　　3.2智能天线和联合检测 字串7

　　参见前一章中对CDMA系统问题的描述，要使CDMA系统自干扰问题获得解决的一条途径就是使用智能天线。如果天线能够自适应地提供一个波束，只接收此波束方向内的信号，则干扰将大幅度地降低。简单计算，如果此天线波束宽度只有小区覆盖的1/m，则干扰将降低到1/m，系统容量可能增加m倍。此外，前面讨论的TDD双工方式所存在的问题，采用智能天线也能得到解决。