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一、序言 2009年1月7日，工業和信息化部批準發放3張第三代移動通信（3G）牌照，此舉標志著我國正式進入了3G時代。它們分別是基于FDD制式的CDMA2000和WCDMA,以及TDD制模式的TD-SCDMA。其中TD-SCDMA在高效的頻譜利用率以及對業務支撐的靈活性等方面有著天然的優勢，非常符合未來移動通信的發展方向，將會在未來的3G競爭中展現出強大的競爭力。 二、TDD與FDD比較 在FDD（頻分雙工）制式中，系統采用成對對稱的頻譜來提供語音業務以及數據傳輸業務。整個頻帶被裁分未若干窄帶業務信道，每對信道之間須保留一定的保護間隔，以防止臨頻干擾。毫無疑問，FDD制式非常適合于語音類的上下行對稱業務，因而可以成為移動通信系統的典型標準之一。然而，用戶對高速數據傳輸的需求日益增長，3GPP提出3G的下行傳輸速度需達到2Mbit/s以適應各種對稱的以及非對稱的業務需求，由此導致用戶對頻帶以及數據吞吐量猛增。因而，頻譜的利用效率必將成為3G競爭的重點。 1 FDD難以實現最佳的頻譜效率 在3G的對稱業務方面，上、下行鏈路形成一個對稱的雙工業務負載。在FDD制式下，由于上、下行鏈路業務負載的對稱性，對稱業務將在成對對稱的頻譜上呈現最佳的頻譜效率。然而，隨著大規模的無線包交換業務的廣泛應用，非對稱雙工業務成為無線通信網絡的主要負載。其最典型的特征就是上、下行鏈路中的業務負載量不再是對稱出現，而是取決于不同的業務類型。為了達到最佳的頻譜效率，則需要各種業務都可能靈活的調用有限的頻譜資源。然而在FDD的固定的上、下行頻譜分配的模式下，靈活的將對稱的頻譜分配給非對稱的上、下行業務負載是不可能的。因此，基于FDD成對對稱的頻帶分配制式實現語音或數據等對稱及非對稱的業務負載很難達到最佳的頻譜利用效率，最終將造成一定程度上的頻譜資源浪費。 2 TDD將頻譜利用率推向最高 為了實現對稱及非對稱業務的最佳的頻譜效率，靈活的、自適應的頻譜分配是十分必要的。在TDD制式中，無線信道被分為若干的TDMA無線幀，這個幀結構又被進一步細化為若干的時隙，從而實現了無線信道在時域中的周期性重復。TD-SCDMA采用時分雙工制式，能在同一頻段的不同時隙中發送上行（由終端到基站）或下行（由基站到終端）數據，從而實現了基于不同的業務類型，上、下行頻段的靈活分配。當無線信道承載非對稱業務是，更多的時隙被分配給下行鏈路；而當進行語音等對稱業務時，上、下行鏈路則占有相同數量的時隙。碼分多址接入（CDMA）技術的采用，使得同一頻段的同一時隙中可以承載多個用戶，用戶間使用獨立的碼分信道，用戶數據分布于整個帶寬上，從而更加高效的利用了頻譜資源。TD-SCDMA有效的結合了TDD和CDMA的優勢，大幅度的提高了無線傳輸速率（達到2Mbit/s）；同時支持根據不同的業務類型，靈活的分配上、下行鏈路的頻譜資源。 由以上的分析可以看出，FDD制式下的上、下行鏈路固定頻譜分配，無法從頻域上根本的解決頻譜利用率低的問題。而TD-SCDMA采用TDD系統制式，可以靈活分配對稱、非對稱以及混合業務的上、下行鏈路所占用的頻譜資源。同時，由于TD-SCDMA不需要成對的頻帶資源支持，因而可以利用目前頻譜規劃中的散雜頻譜資源，使得整個頻譜規劃更加簡便。 三、 關鍵技術 1.發射分集：TSTD STTD、FBTD； 2.支持軟切換和更軟切換； 3．MAP和GPRS隧道技術是WCDMA模式移動性管理的關鍵。 1).智能天線：提高頻譜效率； 2).同步CDMA技術：降低用戶間干擾； 3).聯合檢測：降低用戶間干擾； 4).接力切換:降低掉話率，提高切換效率。 5).基站間須同步，以減少基站間干擾。 (1).前向發射分集：OTD、STS； (2).支持F-QPCH，延長手機待機時間； (3).采用可變幀長； 4.核心網基于ANSI網絡的演進，并保持與ANSI網絡的兼容性。 5.支持軟切換和更軟切換。 TD-SCDMA，WCDMA及CDMA2000都是基于CDMA技術的無線通信制式，分別由3GPP和3GPP2開發和維護。其各自的主要特點如上表所示。 由表1可以得出，TD-SCDMA系統具有顯著的優勢。它同時采用智能天線和聯合檢測技術，減少了用戶間的干擾，增加系統容量；采用上、下行時隙不對稱分配，提高了頻譜利用效率，更適應于數據業務的傳輸；采用接力切換技術，有效地結合了軟切換的低掉話率和硬切換的高資源利用率。然而，由于TD-SCDMA系統特殊的物理層結構和對同步精度的較高要求，導致其所支持的用戶移動速率比較低；同時，它仍然存在TDD系統所固有的基站間干擾問題。WCDMA和CDMA2000的特點比較相似，而且WCDMA更具有基站間無需嚴格同步的特點。TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000都在提高系統下行速率方面有了很大發展。下面將具體分析這三種通信系統的區別。 1. 不同的雙工模式 TD-SCDMA 系統采用TDD雙工方式，無線幀傳輸不再需要成對頻譜，使頻譜的分配更加靈活；上、下行時隙可以根據不同的業務靈活分配，可同時適用于對稱的語音業務和不對稱的數據傳輸或IP業務，大大提高了頻譜的利用效率。WCDMA和CDMA2000采用FDD雙工方式，比較適合于相對對稱的業務，如語音，交互式實時數據傳輸業務等。 2. 多址及檢測技術 TD-SCDMA 采用空分多址SDMA，碼分多址CDMA，頻分多址FDMA，時分多址TDMA相結合的方式，利用智能天線、聯合檢測和上、下行同步等技術降低同信道干擾（CCI）、碼間干擾（ISI）和多址干擾（MAI），縮短了頻譜復用距離，提高頻譜利用效率并且有效地降低了系統成本。WCDMA和CDMA2000采用碼分多址CDMA和頻分多址FDMA相結合的技術，采用智能天線導頻符號輔助相干檢測的技術，降低系統中各種干擾，提高頻譜的利用效率。 3. 信道分配 在基于CDMA技術的3G系統中，信息傳輸都是占用公共信道。因而，固定信道分配（FCA）沒有被采用，而是采用動態信道分配（DCA）和隨機信道分配（RCA）相結合的方式。雖然3G系統中主要采用DCA信道分配方式，但是由于數據包長度有限，可能無法及時地傳送足夠的信道質量信息，此時采用與RCA結合的方法能夠更有效的利用資源。在TD-SCDMA系統中，采用DCA信道分配方式，可以在空域、時域、頻域以及碼域根據實時測得的信道質量，靈活的進行信道分配。該方式能夠有力的保證信道有效利用，增加系統容量，但TD-SCDMA系統對設備的要求相對較高。 4. 切換方式 在3G系統中，軟切換取代了以往的硬切換方式，有效地降低掉話率，保證了通信質量。WCDMA系統在扇區間和小區間采用軟切換，載頻間切換則采用硬切換。WCDMA系統是異步系統，因此不需要外部同步資源。在執行軟切換之前，終端須測量兩個基站之間的下行共享信道的定時差別，并將該差別報告給服務基站，服務基站根據該差別調整下行軟切換執行時間。CDMA2000同樣采用扇區間和小區間的軟切換，以及載頻間的硬切換。軟切換的過程與WCDMA時分類似。TD-SCDMA系統采用接力切換，它不同于傳統的軟切換和硬切換，而是采用二者結合的方式。他支持同頻或異頻操作，根據用戶的位置（通過智能天線和用戶定位技術），結合算法和上行同步技術準確的將移動終端切換到新基站，大大提高了通信質量，同時節省了系統資源開銷。 5. 功率控制技術 在WCDMA和CDMA2000系統中，采用前向和反向信道快速功率控制。而在TD-SCDMA系統中，繼承第二代GSM功率控制的基礎上，采用開環和閉環的慢速功率控制（控制速度僅為0-200次/sec）。在未來的3G技術發展過程中，克服功率控制與信道通信性能之間的矛盾仍然是一個值得研究的問題。 四、TD-SCDMA系統優勢 作為第三代移動通信系統，最主要的目標就是能夠提供語音、視頻以及日益增征的包交換等對稱或非對稱業務。TD-SCDMA能夠提供峰值為2Mbit/s的下行速率，符合未來通信需求；其特有的技術能使無線資源達到較高的利用效率；同時，由于其非對稱性，它向未來第四代通信系統的過渡也相對容易。 TD-SCDMA 系統靈活的綜合了SDMA,FDMA,CDMA和TDMA等基本傳輸方式，通過聯合檢測技術，使其能夠提供較高的系統容量。同時，由于智能天線側采用，有效地減低了用戶間干擾，容量進一步被提高，而且通信質量也得到了優化。與CDMA2000和WCDMA相比，TD-SCDMA具有以下幾方面的優勢。 1. 高頻譜利用率 TD-SCDMA 采用TDMA,CDMA多址技術，可以隨業務需求而設置上、下行之間的轉換點。如為對稱的業務設置對稱的上下行時隙（3:3）而為數據等非對稱業務設置非對稱上下行鏈路（1:5）等等。因此，TD-SCDMA系統可以使總的頻譜效率達到較高水平。 2. 頻譜靈活性強 TD-SCDMA 第三代移動通信系統具有較高的頻譜靈活性，僅需要1.6M帶寬便可提供2Mbps傳輸速率。并且它并不需要成對的頻譜實現上下行鏈路，可以利用頻譜劃分過程中的散雜頻段，使系統的成本有效降低。 3. 較高系統穩定性 TD-SCDMA 系統采用TDD雙工方式，上、下行鏈路在相同頻率載波發送。因此，對上行信號波束的估算結果，完全可以應用于下行波束賦形,使智能天線能夠更加簡便有效的工作，減少系統內干擾，并且減低了設備成本。同時，采用聯合檢測技術，有效地抑制了用戶碼間干擾，在增加系統容量的同時，有效提高了系統的穩定性。 4. 系統優勢 TD-SCDMA 系統能夠支持從現有通信系統到第三代通信系統的平滑過渡，支持現有的覆蓋結構。信令協議等也支持后向兼容，系統中不需要引進新的呼叫模式。并且TD-SCDMA系統支持Ｎ頻點技術，在不增加系統干擾的情況下，可以成倍地增加熱點地區的用戶容量。 五、結語 在當今的移動通信市場中，頻譜資源日益匱乏。找到能夠供FDD系統利用的成對頻譜已經非常困難。在這種情況下，具有很高頻譜效率，并且不需要成對頻譜構成上、下行鏈路的TD-SCDMA系統的優勢將日益顯現。它不但可以解決頻譜資源不足問題，并且可以滿足用戶密集區的通信要求。在諸多標準中，起步較晚的TD-SCDMA系統將以其特殊的優勢，和相對較低的成本稱為未來3Ｇ市場中強有力的競爭者。 |
