TD-SCDMA无线传输技术的特点

2  3G无线传输技术（RTT）

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

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

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）。

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]。

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：

a）只需要单一载波频率，频谱使用有较高的灵活性；

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；

c）便于支持上下行不对称业务；

d）产品简单，成本低。

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。
 
    3.2智能天线和联合检测

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。

一个具有智能天线的TDD基站设备由多只天线单元组成的天线阵和与各个天线单元连接的，相干工作的射频收发信机及基带数字信号处理器等主要部分构成。简单地说，此智能天线的工作原理为：来自各接收机的信号首先进行解扩，然后对各码道的接收数据进行合并，得到来波方向（DOA）及接收波束赋形，然后，再进行后续信号处理。而对发射信号，首先根据DOA加上对每个天线的权重，实现发射波束赋形，再交各个发射机，通过天线发射出去。当天线阵的单元数足够多，此接收和发射波束就可能足够窄，CDMA系统的容量就可能达到所使用扩频码的数量，使CDMA系统的容量优势充分发挥出来。

但是，智能天线并不能克服时延较长（如达到或者超过一个码片宽度）的多径。为此，在TD-SCDMA系统中，我们将智能天线和联合检测算法联合使用，以充分发挥两者的优势。众所周知，联合监测是一种多用户检测方法，比单用户检测（如Rack）性能要好，但算法复杂，其复杂度与CDMA的扩频码道数成2次方以上的速度增加。TD-SCDMA采用的最大扩频系数只有16，故可以接受其复杂性而使用其高性能。

3．3独特的无线资源管理技术

在CDMAFDD系统中，每个小区内只有一种无线资源（即码），不同业务分配不同扩频码。而这些码又是相互干扰的，每一个新用户的接入，特别是要求高数据速率用户的接入将使整个系统的干扰情况全部变化，对其他正在通信的用户通信质量有明显影响，无线资源管理必须采取行动来处理。故在用户接入、码的分配与管理等方面的技术受到广泛关注，除复杂外，往往还受到很多限制。

在TD-SCDMA系统中，每个小区内将有3种无线资源（即载波频率、时隙及码）。其中，载波频率和时隙都是相互正交的，只有码之间存在干扰。这样，无线资源管理的难度就大大降低，并非常有效。特别对快速信道动态分配和下行功率控制两个无线资源管理的主要功能，可以大大提高系统容量和通信质量，由于TD-SCDMA系统无线资源的正交特性而可以充分发挥作用。

3.4易于进行网络规划

众所周知，CDMA系统有一个特点，即给定发射功率后，扩频系数越大，小区的覆盖越大。对一个移动通信系统，小区的覆盖基本上由手持机的发射功率所限制。

TD-SCDMA和WCDMA系统在手持机最大发射功率为24dBm条件下的小区半径和数据传输速率的关系（城市内手持机环境）。显然，由于WCDMA只有码一种资源，其小区覆盖随数据传输速率变化非常明显，远远超过TD-SCDMA，这样就给网络规划带来了困难。