TD-SCDMA移動通信系統的增強和演進

MIMO和OFDM技术是在B3G/4G系统中最为革命性的技术，是LTE TDD时代显著的标志。OFDM技术可以有效地改善频谱效率，随着计算机的发展和现代信号处理技术的进步，快速傅立叶变换/快速傅立叶逆变换(FFT/IFFT)的实现使OFDM技术在系统中实现的复杂程度大大降低。随着MIMO多天线技术的发展，在通信链路中引入了空域的概念，与时域、频域和码域一起获得分集或复用增益，使通信系统的容量成倍增加，从而从本质上提高了传输速率。但MIMO技术更适于平坦信道，而在宽带无线通信中大多是频率选择性信道，这时，OFDM与MIMO的结合，恰好利用了OFDM的循环前缀(CP)技术，克服多径影响，把频率选择性信道改造为平坦信道，再应用MIMO技术，传输增益显著[3]。

如上所述，从TD-SCDMA到TDD未来演进时代的演进过程如图1所示，演进过程大体分为4个阶段，每个阶段又分不同层次：分别是单载波/多载波TD-SCDMA系统、单载波/多载波HSxPA系统、 LTE系统和基于TD-SCDMA的第4代移动通信系统(即TDD B3G/4G)。

1.1 TD-SCDMA第1阶段

第一阶段主要包括单载波和多载波的TD-SCDMA，采用的关键技术包括CDMA、上行同步、智能天线、联合检测、动态信道分配等，核心网基于3GPP标准的R4版本，单载波极限速率为2 Mb/s，而对于N 载波技术，理论极限速率可以达到N× 2 Mb/s。

1.1.1单载波技术

TD-SCDMA阶段就是现在的TD-SCDMA系统，采用了智能天线、联合检测、动态信道分配、软件无线电、上行同步码分多址技术、接力切换、低码片速率、多时隙、可变扩频、自适应功率调整和3GPP提出的高层协议和核心网。TD-SCDMA核心网采用R4版本。TD-SCDMA与WCDMA系统有很好的兼容性，并且满足了国际电联和3GPP提出的3G系统的指标要求，实现了3G的各种场景环境。由于采用TDD模式，上下行链路使用同一频率，同一时刻上下行链路的空间物理特性相似，可以采取一些自适应无线信号处理技术，同时实现上下行链路间的灵活切换。这一模式的优势是，在上下行链路间的时隙分配可以被一个转换点改变，以满足不同的业务要求。通过改变上下行链路的转换点可以实现所有3G对称和非对称业务。TD-SCDMA与联合检测相结合，在传输容量方面有显著增益。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其天线定向性和智能性减小了小区内和小区间的干扰，能够提供更好的通信质量，提高系统容量，并且扩大小区的覆盖范围。

1.1.2 多载波技术

多载波技术是相对单载波技术而言的，就是在一个小区中配置多个载频。若将每个载频视为一个逻辑小区，则多载波小区实际上等效于将原来独立的多个单载波小区合并到一起，并将公共信道进行合并，这样就形成了一个多载波小区，从而大大提高系统的业务承载能力。多载波技术的提出是从发展的角度来看待网络容量的演变，这将有利于TD-SCDMA系统的进一步完善。在不考虑频率间相互干扰的情况下，多载波TD-SCDMA系统的容量将会是单载波系统容量的N 倍(N 为载波数)。然而由于小区内载频间的混叠干扰，系统容量将会小于N 倍单载频系统的容量。

1.2 TD-SCDMA第2阶段

TD-SCDMA演进的第二阶段主要包括引入高速数据分组接入(HSDPA)和高速上行分组接入(HSUPA)，同时需要考虑和其他无线宽带接入系统的融合，共同支撑高速数据业务的传输，比如TD-SCDMA和WiMAX在核心网的融合等。此时采用的关键技术主要包括AMC、HARQ、快速分组调度(FPS)等，核心网基于IP多媒体子系统(IMS)，对于单载波HSDPA/HSUPA来说，理论极限速率为2.8 Mb/s，对于3载波HSDPA/HSUPA来说，理论极限速率为8.4 Mb/s；当与WiMAX融合时，其理论极限速率可达75 Mb/s(20 MHz带宽时)。

1.2.1单载波技术

HSxPA可以在现有TD-SCDMA网络的基础上进行演进，在无线接入网络进行相应地修改，使得下行传输速率提升到每载波2.8 Mb/s，其中网络架构及核心网络保持不变。HSxPA为运营商提供了更广阔的空间，为数据业务最终超过语音业务奠定了理论技术基础。HSxPA是一种新的通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN)传输技术，是对普通传输技术的一种补充。它通过采用高阶调制方式和快速重传机制增加系统吞吐量，减少传输时延，提高峰值速率。