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TD-SCDMA移動通信系統的增強和演進
MBMS可以利用蜂窝网已有的双向信道实现交互。除了广播业务,MBMS还可以提供更丰富的组播业务;通过点对点修复机制,实现高可靠的下载业务。通过交互信道实现灵活的计费。MBMS可用于承载移动广播电视业务,但并不局限于此,MBMS还可以为用户提供多种丰富的推(PUSH)业务,而其中许多业务已经在现网中开始运营,如果将MBMS引入网络,能够为增加业务传送容量带来收益。
如何将MBMS与蜂窝网络数据复用在一起渐渐成为人们关注的焦点,现在新的提案中大致有两种模式,一种是时分复用(TDM)模式,另一种是频分复用(FDM)模式。在TDM模式中,可以使用长的循环嵌缀,来得到更好的抗多径性能。但TDM模式不支持可变带宽,只能工作在10 MHz的带宽下。在FDM模式中,由于MBMS与蜂窝网络数据复用在一个OFDM符号里,所以只可使用蜂窝系统的CP(CP较短)。但FDM模式支持可变带宽,可以工作在多种选择的带宽模式下。
MBMS的引入对于现有的蜂窝系统是一种有效的补充,可在现有网络上增加和改善一些功能实体,为用户提供更多的服务。
1.2.6 TD-SCDMA和BWA的融合
TD-SCDMA和宽带无线接入(BWA)相比,峰值速率不够高,但可以实现大面积覆盖,而BWA在低速移动环境下可以提供高速率业务,如IEEE 802.11a WLAN可以提供54 Mb/s的峰值速率。TD-SCDMA和WLAN的融合,可以在热点地区使用WLAN来提供高速率业务传输,同时使用TD-SCDMA来实现全网覆盖。
TD-SCDMA与WiMAX的融合也已进入规划日程,并成为现今技术讨论的焦点。WiMAX可以在20 MHz的带宽下提供75 Mb/s的峰值速率,为TD-SCDMA系统在热点地区的覆盖起到了强有力的补充效果,尤其802.16e(WiMAX的扩展版本)的提出,使融合系统在移动速度支持上得到很大改善。TD-SCDMA和BWA的融合需要TD-SCDMA终端可以同时支持BWA接入和TD-SCDMA蜂窝网接入,并且TD-SCDMA和BWA系统应该增加一些特殊的功能实体以支持双系统融合后的协议标准[4]。
1.3 TD-SCDMA LTE阶段
TD-SCDMA演进的第3个阶段则是 LTE,LTE TDD是TD-SCDMA在向4G系统演进过程中的过渡阶段,目的是在3G的平台上使用4G的技术,为3G系统向4G系统的平滑过渡起到良好的铺垫作用。现在LTE的大部分研究都集中在物理层,这个阶段的传输性能和通信参数与TDD未来演进时代十分接近,大多数技术特点是用于增强系统性能的,如使用MIMO、OFDM、灵活的带宽选择(1.25 MHz、1.6 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz)和分布式无线接入网络。通过使用MIMO和OFDM技术,在20 MHz的带宽内下行峰值速率可达到100 Mb/s,上行可达到50 Mb/s。所有的服务在共享和公用信道上提供,并且将使用基于IPv6的核心网。
考虑到OFDM技术在上行链路的峰均比高,只在下行链路使用OFDM技术,而在上行链路使用单载波技术,包括交织的频分多址(IFDMA)和离散傅立叶变换-扩展正交频分复用(DFT-SOFDM),在下行主要使用正交频分多址(OFDMA)技术。IFDMA设计目标是实现没有多址接入干扰的频分多址(FDMA),系统中每一个用户独享一个子载波集,对不同用户的子载波进行交织。在IFDMA中,每个用户占用的子载波在传输频段上均匀分配,以获得最大程度上的频率分集增益。IFDMA的信号在时域设计,从而实现了低峰均值比(PAPR)。在LTE阶段,TD-SCDMA系统和其他无线宽带接入网络的融合开始进一步加强,从IP核心网的融合开始向无线接入网的融合过渡,核心网基于全IPv6的IMS,业务不仅仅是传统的点对点的多媒体数据业务,还包括MBMS业务,以及更加灵活的点对点业务。由于采用了先进的物理层处理机制,其频谱效率将为2 ~5 bps/Hz。
1.3.1 LTE单载波系统
在3GPP LTE中,上行链路方案在多载波方案(OFDMA)和单载波方案(SC-FDMA)中抉择,最终由于多载波方案的高峰均比问题,而采用单载波方案作为上行链路方案。SC-FDMA单载波系统包括IFDMA和SOFDM系统。SC-FDMA单载波系统有很多优点:低峰均比、用户间频域正交使小区内干扰最小化、可以使用低复杂度的频域均衡、多选择的码片速率。在SC-FDMA单载波系统中,DFT-SOFDM和IFDMA两系统的比较成为业界焦点。IFDMA系统是时域处理的SC-FDMA单载波系统,而DFT-SOFDM系统是频域处理的SC-FDMA单载波系统。IFDMA比DFT-SOFDM的PAPR性能好,但频谱效率略低;DFT-SOFDM系统比IFDMA实现起来更加复杂。与IFDMA系统相比,DFT-SOFDM与OFDMA系统有更好的兼容性。由以上结果可以看出DFT-SOFDM更适合作上行的单载波系统。
1.3.2 LTE正交多载波技术
在3GPP LTE中,下行链路方案是多载波OFDMA系统。无论是在3GPP LTE还是在WiMAX中,OFDMA都毫无争议地成为下行链路方案。和其他系统相比,OFDMA有更好的频谱效率,实现起来并不复杂,而多载波的高PAPR问题,可以在基站端做相对复杂的处理以减小PAPR,因此最终的多址接入方案应考虑为了减少PAPR所带来的额外复杂度和链路性能增益之间的平衡度。当MIMO多天线技术与OFDMA相结合时,会带来更大的增益和更优的系统性能。