TD-SCDMA移动通信的发展演变

李光 高剑青

陕西广播电视信息网络股份有限公司

陕西.西安 710068

　　[摘要] 本文描述了第三代移动通信系统的发展和3G频谱划分并叙述3G无线接口标准及其关键技术。

　　[关键词] IMT-2000 3G空中接口参数 关键技术

　　一．概述

　　IMT-2000是国际电信联盟（ITN）提出的第三代移动通信系统。最早称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS），其目的在于全球使用统一的频率，统一的标准，实现全球漫游和提供多种业务。IMT-2000总共包括了5大标准体系，其中TD-SCDMA、WCDMA、和CDMA2000，这3个标准是主宰移动市场的航母。

　　在1999年是一个移动市场快速发展的一年，推动了3G的进程之路也是这一年，当时焦点之争是爱立信为首的欧洲WCDMA和高通为代表美国CDMA2000的技术，在巴西会议上确定了给中国TD-SCDMA和TDD技术融合提供了舞台，后在北京TG8/1会议上中国的TD-SCDMA技术有了初步地进展，于2000年举行ITU-R2000年会上（RA-2000）最终批准通过被正式命名为IMT2000无线接口技术规范（M1457）。内容包括码分多址（CDMA）和时分多址（TDMA）2类5种技术，其CDMA是主流技术，它包括频分双工（FDD）和时分双工（TDD）技术。TD-SCDMA是2种技术融合灵活应用。

　　3G的融合反映出移动业务全球化的需求，全球漫游也是3G的特点之一。它将主要基于宽带CDMA技术，可使语音、数据、多媒体业务实现综合并可实现全球一体化的个人通信。同时提供功能之四：提供更大的通信容量和覆盖范围；具有可变的高速数据率，在快速移动环境下最高数据率达144Kbit/s，在室内环境下最高2Mbit/s,在步行情况下为384KBIT/S速率； 提供了高速电路交换和分组交换业务，终端均可同时使用多种业务；更有高的频谱利用率，在我国TD-SCDMA技术上采用智能天线和多用户联合检测技术，同时也划分了3G的频谱，其中FDD（包括WCDMA和CDMA2000）的上行使用为1920～1980MHZ,下行使用为2110～2170 MHZ；TDD方式（包括TD-SCDMA和UTRA TDD）使用2010～2075 MHZ，不区分上下行。

　　二．3G系统的无线接口标准。如表1所示：



　　如表1描述IMT-2000 CDMA DS是3GPP的WCDMA2000技术的直接扩频部分（DS）融合的技术，称为WCDMA。此标准将同时支持GSM MAP和ANSI-41两个核心网络；IMT-2000 CDMA MC即CDMA 2000。经过融合后只含多载波方式，即1X 、3X等；此标准将同时支持GSM MAP和ANSI-41两个核心网络；IMT-2000 CDMA TDD目前包括低码片速率TD-SCDMA和高码片速率UTRA TDD两个技术。这两个技术的物理层在3GPP内归属在同一文挡；IMT-2000 CDMA SC是在美国的IS-136基础上发展的UMC-136标准，对美国的IS-136网有继承性，属于TDMA接入方式，双工方式可以是FDD或TDD，此体制在北美以外没有使用价值；IMT-2000 CDMA FDMA/TDMA是在欧洲DECT基础上提出的EP-DECT，对于没采用第二代DECT的地区没有意义。

　　三．TD-SCDMA空中接口参数。如表2 所示：



　　四．关键技术

　　第三代移动通信系统是综合以前移动的优点组合成了新的移动通信系统，系统提出了更高的技术要求，对其TD-SCDMA系统应用的关键技术论述如下：

　　4.1多用户检测（Multi-user detection）主要是指利用多个用户码元、时间、信号幅度以及相位等信息来联合检测单个用户的信号，以达到较好的接收效果。最佳多用户检测的目标就是要找出输出序列最大的输入序列。对于同步系统，就是要找出函数最大的输入序列。而使联合检测的频谱利用率提高并在基站和用户终端的功率控制部分更加简单，更值得一提的是在不同智能天线情况下，通过联合检测就可在现存的GSM基础设备是通过C=3的蜂窝再复用模式下使TD-SCDMA进行最终的结果是TD-SCDMA可以在1.6MHZ的低载波频带下通过。

　　4.2 Turbo编/译码(Turbo encode/decode)主要是由于Turbo码译码采用软输出迭代译码算法，充分利用了译码输出的软信息。另外Turbo码还采用了伪随机交织器分隔的递归系统卷积码（RSC）作为分量码。交织码除了抗信道突发错误外，还改变码的重量分布，控制编码序列的距离特性，使重量频窄带化。从而使Turbo码的整体纠错性能得以提高。但随着Turbo码关键技术研究的突破和硬件计算速度及工艺水平的提高，Turbo码必将取代现在业已成熟的卷积编码方法，成为第三代移动通信系统中高业务质量和高速率数据传输业务的最佳信道编码方案。

　　4.3 软件无线电(Software defined radio)它的基本原理就是将宽带A/D和D/A转换器近可能靠近天线处，从而以软件来代替硬件实施信号处理。采用软件无线电的优越性在于，基于同样的硬件环境，采用不同的软件就可以实现不同的功能。软件无线电在TD-SCDMA系统中的应用是基站收发信机的校准等。

　　4.4 智能天线(Smart antenna) 智能天线也叫自适应天线，由多个天线单元组成，每一个天线后接一个复数加权器，最后用相加器进行合并输出。这种结构的智能天线只能完成空域处理，同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些，每个天线后接的是一个延时抽头加权网络（结构上与时域FIR均衡器相同）。自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以根据一定的自适应算法进行自适应更新调整；智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性TD-SCDMA智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性（无线环境和传输条件相同）而获得的。此外，智能天线可减少小区间干扰也可减少小区内干扰。智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。具体而言TD-SCDMA 系统的智能天线是由8个天线单元的同心阵列组成的，直径为25 cm。同全方向天线相比，他可获得8 dB的增益。其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图，使用DSP方法使主瓣自适应地指向移动台方向，就可达到提高信号的载干比，降低发射功率等目的。智能天线的上述性能允许更为密集的频率复用，使频谱效率得以显著地提高。如图3所示：



　　总之，TD-SCDMA的关键技术还有接力切换，综合采用多种多址方式，动态信道分配等技术，这里不一一介绍了，第三代移动通信是数字化、智能化、平面化的融合体，她的实现是把人类带入自由通信时代的理想境界。我国提出百年之梦终于实现，同时也代表了国际上移动通信无线传输技术的发展方向。

　　参考文献：

　　[1] 李小文，李贵勇 TD-SCDMA第三代移动系统、信令及实现 [M] 北京：人民邮电出版社 2003 （1）

　　[2] 刘岚，吴微 TD-SCDMA的系统结构及关键技术 [J] 通信世界 2003 （12）

　　[3] 杨远年 大唐移动TD-SCDMA专辑 [J] 电信快报 2003 （1）

　　[4] 薛波，颜彪 TD-SCDMA的系统结构与关键技术 [J] 通信世界 2003 （12）

　　[5] 李光，高剑青 TD-SCDMA的系统指标测试方法 [J] 通信移动 2003 （8）

　　作者简介：

　　李光（1976-），男，内蒙古人，职务/职称，工程师,主要从事大唐电信的SP30CN、SP30iEXE、SP30前置交换机以及CISCO的路由器的调试和西门子LMT软件从MS-BTS-BSC-TRAU-MSC的调试全过程。

　　高剑青（1982-），女，开封人，职务/职称,工程师,主要从事ISO9001及QS9000和ISO14001，ISO18001，3C的标准咨询与认证。
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