1、TD-SCDMA 移动通信技术原理TD-SCDMA 移动通信标准是信息产业部电信科学技术研究院（现大唐电信集团）在国家主管部门的支持下，根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。这是近百年来我国通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际通信标准，它的出现在我国通信发展史上具有里程碑的意义，并将产生深远的影响，是整个中国通信业的重大突破。1999 年月 11 月在芬兰赫尔辛基召开的 ITU 会议上， TD-SCDMA 被列入 ITU 建议 ITU-RM.1457，成为ITU 认可的第三代移动通信无线传输主流技术之一。1.4.1、TD-SCDMA 技术概述 TD-SCDMA 系统全
2、面满足 IMT-2000 的基本要求。它采用不需配对频率的TDD 双工模式，以及 FDMA/TDMA/CDMA 相结合的多址接入方式，同时使用1.28Mc/s 的低码片率，扩频带宽为 1.6MHz（表 1）。表 1 TD-SCDMA 主要参数 载波带宽 1.6MHz 最小频谱 1.6MHz 双工型式 TDD 多址方式 TDMA，CDMA，FDMA 码块速率 1.28Mc/s 调制 QPSK8-PSK 最大蜂窝范围 40km 最大音频容量(Erl.) EFR：55 数据流量 6Mb/s 理论最大数据率用户 325kb/s/MHz/cell 系统对称性(DL:UP) 1:6-6:1 3G 移动系统
3、的主要挑战之一是既要控制诸如谈话和视频等对称线路交换业务，又要控制移动因特网接入的非对称分组交换业务。面对这一挑战，TD-SCDMA 集成了两项先进技术：一种是先进的 TDMA/TDD 系统，另一种是自适应 CDMA 组成的对称模式的运作。 1.4.2 TD-SCDMA 技术所基于的基本技术标准如下：（1）TDD （时分双工），允许上行和下行在同一频段上，而不需要成对的频段。在 TDD 中，上行和下行在同一频率信道中的不同时间里传输。这可能改变双工交换点和从上行移动容量至下行，反之亦然，这样就优化了频谱的使用。它允许对称和非对称数据业务。 （2）TDMA（时分多址），是一种数字技术，它将每个频
4、率信道分割为许多时隙，从而允许传输信道在同一时间由数个用户使用。 （3）CDMA（码分多址），在每个蜂窝区使多个用户同时接入同一无线信道成为可能，提高了通信息的密度。但每个用户会干扰其他人，从而导致多接入干扰（MAI）。 （4）联合检测（JD），允许接收机为所有信号同时估计无线信道和工作。通过单个通信流量的并行处理，JD 消除了多接入干扰（MAI），降低了蜂窝区内干扰，因此提高了传输容量。 （5）动态信道分配（DCA），先进的 TD-SCDMA 空中接口充分利用了所有可提供的多址技术，充分地使用了这些技术。TD-SCDMA 依据干扰方案提供了无线资源的自适应分配，降低了蜂窝区之间的干扰。 （6
5、）终端互同步，通过精确的对每个终端传输时隙的调谐，TD-SCDMA 改善了手机的跟踪，降低了定位的计算时间，以及交付寻找的寻找时间。由于同步，TD-SCDMA 不需要软交付，这样可更有利于蜂窝覆盖区降低蜂窝间的干扰，并降低设施和运行成本。 （7）智能天线，是在蜂窝区域通过蜂窝和分配功率跟踪移动用户的使用的波形控制天线。没有智能天线，功率将分配至所有的蜂窝区域内。智能天线降低了多用户干扰，通过降低蜂窝间的干扰而提高了系统容量，提高了接收的灵敏度，并在增加蜂窝范围的同时降低了传输功率。 1.4.3无线信道接入 （1.）TDMA/TDD结合了 TDD（时分双工）的 TDMA（时分多址）极大地改善了网
6、络的性能，在上行和下行方向，依据网络资源处理网络通信流量。TDMA 使用了 5ms 的帧分成 7 个时隙，能够灵活地安排几个或一个要求多个时隙的用户。TDD 允许流量上行的规格（从手机到基站），并使用同一帧的时隙下行（从基站到手机）。对使用持续音频电话和视频电话（多媒体应用）的对称业务来说，双向传输的数量是相同的，上行或下行的时隙被平等地分开。对于使用因特网访问（下载）的非对称业务来说，从基站到终端的传输数据容量高。相对于上行，下行使用了更多的时隙。（2）.不成对频段与成对频段在单一不成对的频段里数据加载的自适应上行下行对称性的这一能力，优化了空中接口的容量，因此能更有效地使用频谱。相反，FD
7、D（频分双工）方案使用于传统的 CDMA3G 标准，使用一对频段分别上行或下行。作为对称加载，部分频谱被占用但没用于数据传输，这些闲置的资源也不能为其他业务使用，导致了频谱的非有效利用。未来的移动应用将要求所提供频谱的有效利用，以及具有控制极端非对称数据流量的能力。TD-SCDMA 十分适合这些要求，被视为 3G 业务理想技术。 图 2 不成对频段与成对频段（3）.集成 TDMA/TDD 和 CDMA 的操作除了 TDMA/TDD 规格，TD-SCDMA 使用 CDMA（码分多址）来进一步增加无线界面的容量。根据 CDMA，用户的信息码通过由 CDMA 的扩展码产生的随机码（来自芯片）来增加用
8、户数据的方式铺在更宽广的带宽上。在每个时隙中，可传输最高达 16 个数字的 CDMA 码（CDMA 的最大加载代理）。使用1.28Mc/s 的芯片率，允许 1.6MHz 的带宽。根据其操作许可证，网络运营商配置多 TD-SCDMA1.6MHz 的载波带宽。每个无线电资源设备因此被特殊的时隙和特殊载波频率上的特别码所确认。为了达到高符码率，TDMA/TDD 支持变量扩展代理和多码连接。 1.4.4 联合检测 1.CDMA 发射的问题和限制 CDMA 系统的实际接收的扩展码并不是完全地正交，相关的处理不能如此有效。结果，多接入干扰（MCI）就在接收机里产生了：请求信号没有有效地从干扰用户中区分出来
9、。不容易从 MAI 里显现出来的受检测信号相对于噪声来说要低（图 4b）。多接入干扰使每个无线载波的通信流量受限。2.联合检测设备 一个有效的消除 MAI 的方法是在匹配过滤相关器的后面使用联合检测设备，这是一个扩展所有 CDMA 信号为并行的经过优化的多用户检测接收机。 TD-SCDMA 技术允许联合检测接收设备补充在基站和手机里。每个时隙里的特殊训练序列允许接收机评估无线信道的参数。使用特殊的算法，DSP 将所有CDMA 码扩展成并行，并去除由内在 CDMA 码造成的干扰（MAI），从而为CDMA 码准备了一条清晰的信号。 1.4.5 智能天线 使用全向天线，发射无线功率分发至整个蜂窝区。
10、结果，使用相同的射频载波，蜂窝间的交扰产生于所有临近蜂窝区。为了进一步改善系统抗干扰的突发性，TD-SCDMA 基站装备了智能天线，该天线利用了波束赋形概念。另外， 智能天线通过特殊的终端直接发射和接收信号，改善了基站接收机方向增益的灵敏性，增加了终端的接收功率，并降低了蜂窝区间和内部间的干扰。TD-SCDMA 配置的智能天线技术不是传统的差异波交换天线，而是更先波束赋形（以及波束控制）双向自适应天线阵列。基站和手机间的各自的方向性由一个可编程的相关电子调相和调幅的 8 天线元件同中心阵列获得。终端跟踪由每秒 200 次的间隔 5ms 的测量到达的快角度所完成（见图 5），并可低成本地提供基于位置的业务。
