TD-SCDMA的技术优势

　　TD-SCDMA产业联盟 陈新华 刘虎

　　TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准，其关键技术有可调整上下行切换点的时分双工技术、智能天线技术、联合检测技术。TD-SCDMA的优势突出表现在系统抗干扰和系统容量之间得到了很好的均衡、对混合业务的高效支持、系统自身有良好的持续发展和技术演进性。

　　1.TD-SCDMA的抗干扰和容量得到很好的均衡

　　移动通信发展的核心问题是抗干扰和容量能够得到很好均衡，一方面由于频率资源的有限性，希望能够在有限的频率资源上能够传送更多的业务，另一方面由于业务的增加使系统的干扰增加，减低干扰和提升灵敏度来保证业务正确传送的难度加大。第一代移动通信系统主要采用频分复用和模拟技术来实现，用户之间的干扰通过不同频点来隔离，每个频点只能传送一个用户，用户业务通过模拟技术来提供，系统容量和抗干扰能力相当有限。第二代GSM移动通信系统主要采用频分复用、时分复用和数字技术来实现，用户之间的干扰通过不同频点和不同时隙来隔离，每个频点可以传送多个用户，用户业务通过数字技术来提供，系统容量和抗干扰比第一代有质的飞跃。在第三代移动通信系统中，不同的3G标准都采用CDMA技术来提升容量，但由于多个CDMA用户存在严重的自干扰，不同的3G标准采用了不同的自干扰抑制技术，使得不同的3G标准在抗干扰方面有较大差别，这些差别使系统能力差异显著，并集中体现在组网应用中的根本性差别。

　　TD-SCDMA是目前容量和抗干扰达到良好均衡的移动通信系统。在容量上，TD-SCDMA采用的CDMA技术极大地提高了系统容量。在抗干扰方面，TD-SCDMA的抗干扰能力有三个特点。一是采用低带宽频点(1.6MHz)，不同的频点之间的干扰可以得到很好的隔离，同时低带宽可以在有限的频率资源上提供更多的频点，这不仅可以使频率的使用效率得到较大提升，而且丰富的频点可以使组网时的干扰得到很好抑制。二是采用时分技术(7个业务时隙)使影响自干扰的因素显著降低，CDMA的自干扰随用户数量的增加呈指数级数增加，将CDMA用户分配到不同的时隙上，由于不同时隙的干扰可以很好隔离，CDMA自干扰因素仅仅为单个时隙的CDMA用户，对于12.2K的话音用户，一个1.6MHz频点有24个信道，一个时隙只有8个信道，8个用户的自干扰是主要干扰，自干扰因素显著降低。三是采用智能天线和联合检测来抑制剩余的CDMA自干扰，通过智能天线和联合检测的有机结合，利用上下行波束赋形可以有效解决多径干扰和多址干扰等问题，由于一个时隙的信道数只有8个12.2K信道，8个用户的自干扰通过智能天线和联合检测得到很好解决。可见，TD-SCDMA系统通过CDMA、FDMA、TDMA、智能天线和联合检测等多种技术解决了干扰和容量之间的均衡问题，不仅使系统容量增大，而且系统的干扰可控，而干扰可控直接决定了TD-SCDMA在组网时具有不可抗拒的优势，从容量和抗干扰的良好均衡上来说，GSM是一代向二代的平滑演进，TD-SCDMA是二代向三代的平滑演进。

　　CDMA2000的抗干扰和容量得到一定程度的均衡。在容量上，CDMA2000采用的CDMA技术极大地提高了系统容量。在抗干扰方面，CDMA2000的抗干扰能力有三个特点。一是采用低带宽频点(1.25×2MHz)，与TD-SCDMA一样，低带宽可以提供更多的频点使组网干扰得到抑制。二是将全部CDMA用户分配到一个时隙上，对于12.2K的话音用户，一个1.25×2MHz频点有30个信道，30个用户的自干扰是主要干扰，自干扰因素比较高。三是CDMA2000是一个干扰受限系统，而不是码道受限系统，自干扰主要靠功率控制技术来降低干扰，功率控制的实质是在存在干扰的前提下实现容量的最大化方法，并无法从根本上消除干扰，当用户数量达到一定程度时，系统必然会出现呼吸效应和难于边缘覆盖。可见，CDMA2000由于没有采用时分复用等干扰消除技术，系统容量虽然得到增大，但抗干扰技术要落后二代GSM移动通信系统，干扰问题引起的呼吸效应现象和难于边缘覆盖将无时无刻地影响着组网、业务发展、网络质量、网络稳定性等。

　　WCDMA的抗干扰和容量是否得到均衡还需要进一步研究。WCDMA和CDMA2000所使用的技术和方法基本相同，除了频点带宽和系统容量的差别，没有其它根本性差别；但频点带宽和系统容量使WCDMA呈现与CDMA2000完全不一样结果；首先WCDMA的频点带宽为5×2MHz，90×2MHz只有18个独立频点，在组网时由于室内覆盖、热点覆盖、盲区覆盖、频率保护间隔等往往需要独立频点，这样WCDMA对带宽的需求比较高，而且带宽浪费现象也比较严重，同时，在有限的频点资源下往往难于满足独立频点的要求，这就必然要求采用同频点工作，而同频点工作的干扰肯定要远大于异频点工作，网络是否能同频点工作不可预测，这是WCDMA特有的前所未有的现象。一个5×2MHz频点有128个信道，128个用户的自干扰是主要干扰，自干扰因素远远超过CDMA2000，这导致WCDMA一个5×2MHz频点实际可用的信道只有60个，这样WCDMA的容量虽然比GSM有所提高，但比IS95要小得多。可见，WCDMA由于采用了高带宽频点，不仅在容量上而且在干扰上都要远远落后于CDMA2000，更不用说与TD-SCDMA来进行比较，按现有技术水平严格意义上来说，WCDMA容量和干扰没有得到均衡。

　　2.TD-SCDMA可以高效支持混合业务

　　3G的发展一方面是由于GSM网络的发展使GSM的频点日渐紧张，对高频率利用率的移动通讯系统提出了需求，另一方面由于因特网的发展使数据业务日趋普及，移动数据业务的发展迫在眉睫，因此衡量3G技术的好坏主要体现在移动通信系统的可用性、频率利用率、对混合业务的支持这三个方面，并最终体现在网络建设和运营的综合成本上。

　　TD-SCDMA的频率利用率具有较大优势。对于话音信道，TD-SCDMA频率利用率最高；对于对称数据信道，可以按话音信道来测算，各系统的频率利用率基本与话音信道相一致；对于不对称数据信道，TD-SCDMA由于采用了TDD方式，具有更高的频率利用率。按12.2K话音信道计算；GSM每0.4MHz支持8个信道，频率复用系数为7，频率利用率为2.9信道/MHz；IS95每1.25×2MHz支持20个信道，频率复用系数为1，频率利用率为8信道/MHz；CDMA2000每1.25×2MHz 支持30个信道，频率复用系数为1，频率利用率为12信道/MHz；WCDMA每5×2MHz支持60个可用信道，频率复用系数为1，频率利用率为6信道/MHz；TD-SCDMA每1.6MHz支持24个可用信道，频率复用系数为1，频率利用率为15信道/MHz。

　　TD SCDMA对混合业务的支持具有极高的灵活性和扩展性，一方面是因为TDD方式支持不对称业务的效率更高，另一方面是因为TD-SCDMA标准充分考虑了对混合业务的支持。TD-SCDMA与其它3G系统的根本区别是TDD与FDD的差别，工作在TDD模式下的TD-SCDMA系统在同一载波上进行上下行链路传输，不需要像FDD系统需要上下行对称频谱，TD SCDMA所采用的动态信道分配技术可以在时域、空域和码域实现对无线资源的灵活配置，通过上下行切断换点动态调整上下行业务的容量，从而灵活地支持对称业务和/或非对称业务。

　　3.TD-SCDMA具有技术演进优势

　　相对于其他模式而言，TD-SCDMA向B3G平滑演进有较大的优势。在未来B3G架构上，系统关键技术主要是HSPA技术、MIMO 技术、智能天线、联合检测、软件无线电等技术。由于TD-SCDMA的时分双工模式，其上下行信道是互惠的，因此，TD-SCDMA提供HSPA可以采用信道预测技术以提高系统吞吐量。由于智能天线和联合检测是一种很好的消除干扰技术，将在B3G中得到持续发展。TD-SCDMA的采用1.28Mc/s低码片速率，接收机对采样数字接收信号的处理要求大大降低，适合采用软件无线电技术，基带处理的全软件技术实现方法和自适应智能天线的技术体制，使得TD-SCDMA设备完全能够通过软件的升级支持B3G的关键技术。对于MIMO技术只需要极少的硬件设备更换和升级，这是目前任何其他模式所无法达到的。