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TD-SCDMA技术优势与演进策略

2010-10-20   来源:互联网   点击:
杨骅 大唐电信集团,北京100083  摘要:介绍第三代移动通信中TDD系统的特点,比较了两种TDD技术的异同,分析了TD-SCDMA制式的技术与经济优势。  关键词:TD-SCDMA;CDMA;TDD;FDD  在20世纪的最后20年内

杨骅 大唐电信集团,北京100083

  摘要:介绍第三代移动通信中TDD系统的特点,比较了两种TDD技术的异同,分析了TD-SCDMA制式的技术与经济优势。

  关键词:TD-SCDMA;CDMA;TDD;FDD

  在20世纪的最后20年内,现代移动通信技术走过了第一代(模拟系统)和第二代(窄带数字系统)两个阶段。在新千年之交的时期,将要完成第三代移动通信(正式名称为IMT-2000)标准的制定工作,为今后十余年移动通信的发展打下基础。

  从20世纪90年代起,移动通信就以极高速度发展。2001年,我国移动通信用户已突破1亿,而且,还在以较高的速度增长。手机逐渐普及并带来对通信个人化的强烈需求,互联网的高速发展又带来了移动数据通信的机遇。回顾近十年的发展,可以说,移动通信技术的发展开辟了一个巨大的市场,而市场的需求又推动了第三代移动通信技术进步和国际标准的制定。

  2000年5月,国际电联正式发布了第三代移动通信标准,即:两种TDMA模式(美国提出的UMC136(FDD)和欧洲提出的E-DECT(TDD))、两种CDMA FDD模式(欧洲提出的WCDMA(DS CDMA))和美国提出的CDMA2000(MC CDMA)和一种双工TDD模式(CDMA TDD,其中包括中国提出的TD-SCDMA和欧洲提出的UTRA TDD)。其中三种基于CDMA的技术制式被业内普遍认同为主流标准,目前各国制造业均在大力开发这三种技术与产品。

  1 TDD(时分双工)系统的主要特点

  在第三代移动通信标准制定过程中,国际上对TDD(时分双工)方式第一次给予了高度重视,在CDMA和TDMA系统中都制定了TDD的标准。很多国家的营运商都表示了首先选用了TDD系统的愿望。其主要原因如下:

  (1)根据目前对市场的预测,IMT-2000在投入运行后不久,数据业务将会超过话音业务。而数据业务的最主要部分将是不对称的、IP型的业务。

  (2)在同样满足IMT2000要求的前提下,TDD系统有以下特点:1)TDD能使用各种频率资源,不需要成对的频率;2)TDD适用于不对称的上下行数据传输速率,特别适用于IP型的数据业务;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使用诸如智能天线等新技术,达到提高性能、降低成本的目的;4)TDD系统设备成本较低,将可能比FDD系统低20%-50%。

  可见,移动通信一定是以FDD为主流的传统论点已受到挑战,TDD系统在第三代移动通信中的位置已不可动摇。目前,多数人预测第三代移动通信网络的前景是一个共同的网络,卫星移动通信系统用来完成全球无缝覆盖,FDD系统用来建设全国和国际移动通信网,而TDD系统用来在城市人口集中地区提供高密度和高容量的话音、数据及多媒体业务,用双模甚至多模用户终端来实现全球漫游。

  2 TD-SCDMA与UTRA TDD的比较

  欧洲提出的UTRA TDD与TD-SCDMA同为TDD技术,两者既有共同点,又由于两者采用技术不同而功能有所不同。TD-SCDMA是根据目前国际上无线接入技术的发展,参考了国际上新的CDMA系统,又引入了我国具有知识产权的技术和特点来设计的。

  TD-SCDMA与UTRA TDD的相同之外:

  (1)使用TDD双工方式;(2)同时使用FDMA/TDMA/CDMA;(3)使用相同QPSK射频调制解调技术;(4)使用相同的正交可变扩频系数的扩频调制方法;(5)使用相同的超帧和无线帧长度;(6)使用相同的数据复接和分接方法;(7)在信道编码和交织方面,使用和3GPP完全相同的技术;(8)CDMA TDD将使用完全相同的第二、第三层信令。

  TD-SCDMA采用的特殊技术和设计:

  (1)是一个同步CDMA的系统,用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步;(2)是一个基于智能天线的系统,充分发挥了智能天线的优势,并在未来可能使用SDMA;(3)基于软件无线电技术,所有基带数字信号处理均用软件实现,而不依赖ASIC;(4)在基带数字信号处理上,联合使用了智能天线和联合检测技术,达到比UTRA TDD高一倍的频谱利用率;(5)基于智能天线,使用接力切换技术,和CDMA的软切换相比,简化了用户终端的设计,克服了软切换要长期大量占用网络资源和基站下行容量资源的缺点。

  由此可见,TD-SCDMA系统和UTRA TDD在网络和高层信令的设计上是完全一致的。换句话说,CDMA TDD的系统结构和基本考虑是完全相同的,因而,完全可能在2001年内实现集成,成为一个统一的标准。但应当注意的是,TD-SCDMA使用和实现了智能天为代表的新技术,导致各方面的优势。

  综上所述,UTRA TDD的功能已被TD-SCDMA全面覆盖,两者的融合已不存在技术上的障碍。欧洲UTRA TDD的提出和倡导者,德国西门子公司于2001年7月已正式宣布,将停止UTRA TDD的开发,而全部转入TD-SCDMA的技术与产品开发。这就意味着,TD-SCDMA事实上已经成为全世界唯一的第三代TDD标准。国际电联TDD专门划分的频段将完全被TD-SCDMA使用,为TD-SCDMA走向全世界铺平了道路,也为TD-SCDMA在世界漫游创造了条件。

  3 TD-SCDMA的技术与经济优势。

  TD-SCDMA是由大唐集团代表中国提出的第三代移动通信标准。虽然它的提出较晚于其它标准,但也正是因为这一点,TD-SCDMA吸纳了九十年代移动通信领域最为先进的技术,具有强大的后发优势。

  TD-SCDMA是CDMA(码分多址)技术与现代高科技相结合的全新技术。与WCDMA和CDMA2000所采用FDD模式(FDD--频分双工,上下行链路在不同频带上工作)不同,TD-SCDMA由于同时采用了同步CDMA、智能天线、软件无线电、联合检测、接力切换、低码片速率、多时隙TD-SCDMA、直接扩频CDMA、自适应功率调整等一系列高新技术,从而大大增加了系统容量,提高了系统抗干扰性能,大大降低了发射功率,节约了制造成本。与其它系统相比,TD-SCDMA具有如下突出优势:

  (1)就移动通信技术的要本性问题--频谱资源利用率而言,TD-SCDMA的频谱利用率最高。我国移动电话普及率目前还不到10%,随着移动电话普及率的大幅度提高,将使得第二代移动通信频谱资源严重不足,因此,我国发展第三代移动通信首先是要解决移动电话用户的高速增长与频谱资源不足的矛盾。TD-SCDMA的频谱利用率数倍于WCDMA与CDMA2000,而且它不象FDD标准那样需要成对的频率,可以充分利用零碎频段。因此TD-SCDMA可以有效地解决频谱资源紧张的问题。

  (2)由于TD-SCDMA的系统容量大大高于另外两种标准,特别适合于大城市等高业务密度区域。又由于TD-SCDMA可以动态调整上下行数据传输速率,特别适合处理上下行不对称的Internet型数据业务。所以,与WCDMA和CDMA2000相比,TD-SCDMA能够更好地满足运营商处理大业务量和经营Internet型数据业务的要求。

  (3)由于采用了智能天线等新技术,TD-SCDMA大大降低了发射功率,从而可以大大降低产品成本。另外,TD-SCDMA拥有自主知识产权,可避免因使用外国公司专利而必须交付的高额知识产权费用,从而可进一步降低产品成本。

  (4)可以利用GSM核心网络,在业务需求量大的地方先行以“孤岛”方式部署TD-CDMA基站,与现有的GSM网络完全兼容,从而实现从第二代移动通信技术到第三代移动通信技术平滑过渡,最大限度地利用我国现有的非常庞大的第二代移动通信网络资源,最大限度地保护现有资本,节省演进成本。

  (5)目前,国际上已经开始了第三代后技术的研究,研究热点包括:TDMA技术、TDD技术、智能天线技术、软件无线电技术、下行包交换数据的高速传输技术等,这些技术在TD-SCDMA系统里已经有所应用。由此可见,TD-SCDMA在一定程度上代表了技术的发展方向,具有相当的前瞻性。

  4 结束语

  采用具有中国自主知识产权的第三代移动通信标准TD-SCDMA,有利于国内更多的制造商投入3G的开发,将带动我国民族移动通信产业在第三代移动通信技术的群体突破,并赢得抢先进入市场的先机,为未来市场的发展创造宽松的环境,并极大地推动我国移动通信的产业化发展。

摘自《黑龙江通信技术》2001.12月

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