TD-SCDMA

移動通信空口技術的規範之一

TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(時分同步碼分多址)的簡稱,它是以我國知識產權為主的、被國際上廣泛接受和認可的無線通信國際標準,也被國際電信聯盟ITU正式列為第三代移動通信空口技術規範之一。後來,為了在移動網路基礎上以最大的靈活性提供高速數據業務,第三代移動通信又引入了HSPA+技術。

簡介


TD-SCDMA的中文含義為時分復用同步碼分多址接入,是由中國第一次提出、在無線傳輸技術(RTT)的基礎上完成並已正式成為被ITU接納的國際移動通信標準。這是中國移動通信界的一次創舉和對國際移動通信行業的貢獻,也是中國在移動通信領域取得的前所未有的突破。
TD-SCDMA中的TD指時分復用,也就是指在TD-SCDMA系統中單用戶在同一時刻雙向通信(收發)的方式是TDD(時分雙工),在相同的頻帶內在時域上劃分不同的時段(時隙)給上、下行進行雙工通信,可以方便地實現上、下行鏈路間的靈活切換。例如根據不同的業務對上、下行資源需求的不同來確定上、下行鏈路間的時隙分配轉換點,進而實現高效率地承載所有3G對稱和非對稱業務。與FDD模式相比,TDD可以運行在不成對的射頻頻譜上,因此在當前複雜的頻譜分配情況下它具有非常大的優勢。TD-SCDMA通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率,可支持速率從8kb/s到2Mb/s以及更高速率的語音、視頻電話、網際網路等各種3G業務。

發展史


移動通信的主要目的是實現任何時間、任何地點和任何通信對象之間的通信。移動通信的發展始於20世紀20年代在軍事及某些特殊領域的使用,到20世紀40年代才逐步向民用擴展,而最近十多年來才是移動通信真正蓬勃發展的時期。移動通信的發展過程大致可分為三個階段,這三階段對應的技術也被相應劃分為三代,如下圖移動通信發展史所示。
TD-SCDMA的發展始於1998年初,當時在國家郵電部的直接領導下,由原電信科學技術研究院組織隊伍在 SCDMA技術的基礎上,研究和起草符合IMT-2000要求的TDSCDMA建議草案。該標準草案以智能天線、同步碼分多址、接力切換、時分雙工為主要特點,於ITU徵集IMT-2000第三代移動通信無線傳輸技術候選方案的截止日1998年6月30日提交到ITU,從而成為IMT2000的15個候選方案之一。ITU綜合了各評估組的評估結果。在1999年11月舉行的赫爾辛基ITU-RTG8/1第18次會議上和2000年5月舉行的伊斯坦布爾ITU-R全會上,TD-SCDMA被正式接納為CDMATDD制式的方案之中國無線通信標準研究組(CWTS)作為代表中國的區域性標準化組織,自1999年5月加入3GPP后,經過4個月的充分準備,與項目協調組(3 GPPPCG)、技術規範組(TSG)進行了大量協調工作,在同年9月向3GPP建議將TD- SCDMA納入3GPP標準規範的工作內容。1999年12月在法國尼斯舉行的3GPP會議上,提案被無線接入網(3 GPPTSGRAN)全會所接受,正式確定將TD- SCDMA納入 Release200(后拆分為R4和R5)的工作計劃中,並將 TD-SCDMA簡稱為低碼片速率TDD方案(Low Code rate, LCRTDD)。
經過一年多時間,經歷了幾十次工作組會議幾百篇提交文稿的討論,在2001年3月美國棕櫚泉的RAN全會上,包含 TD-SCDMA標準在內的3GPPR4版本規範正式發布,TDSCDMA在3GPP中的融合工作達到了第一個目標。
至此,TD- SCDMA不論在形式上還是實質上,都已在國際上被廣大運營商、設備製造商所認可和接受,形成了真正的國際標準。

關鍵技術


在TD-SCDMA系統中,用到了以下幾種主要關鍵技術:
(1)時分雙工方式(Time Division Duplexing);
(2)聯合檢測(Joint Detection);
(3)智能天線(Smart Antenna);
(4)上行同步(Uplink Synchronous);
(5)軟體無線電(Soft Radio);
(6)動態通道分配(Dynamic Channel Allocation);
(7)功率控制(Power control);
(8)接力切換(Baton Handover);
(9)高速下行分組接入技術(High Speed Downlink Packet Access)。

幀時隙結構


第三代移動通信系統的空中介面即UE和網路之間的Uu介面,由物理層(L1)、數據鏈路層(L2)和網路層(L3)組成。所有的物理通道都採用四層結構:系統幀(0~4095)、無線幀(10ms)、子幀(5ms)和時隙/碼。依據不同的資源分配方案,子幀或時隙/碼的配置結構可能有所不同。所有物理通道的每個時隙間都需要有保護間隔。在TDMA系統中,使用時隙在時域和碼域上區分不同用戶信號。

頻率和碼規劃


TD-SCDMA系統佔用15MHz頻譜,其中2010MHz~2025MHz為一階段頻段,干擾小,劃分為3個5MHz的頻段。每個載頻佔用帶寬為1.6MHz,因此對於5M、10M、15M帶寬,分別可支持3、6、9個載頻,可以同頻組網或異頻組網。同頻組網頻譜利用率高,鄰小區同頻干擾大,需損失一定容量換取性能改善;異頻組網能有效減少鄰小區同頻干擾的影響,改善系統性能,但頻譜利用率較低,需要更多的頻率資源。目前TD系統的頻率規劃多採用N頻點方案,即每扇區配置N個載波,其中包含一個主載頻、N-1個輔載頻。公共控制通道均配置於主載頻,輔載頻配置業務通道。主載頻和輔助載頻使用相同的擾碼和mi-damble碼。N頻點方案可以降低系統干擾,提高系統容量,改善系統同頻組網性能。
TD-SCDMA系統使用具有對應關係的下行導頻碼、上行導頻碼、擾碼和Midamble碼。TD-SCDMA系統128個基本擾碼按編號順序分為32個組,每組4個,每個基本擾碼用於下行UE區分不同的小區。在碼規劃中,首先確定每個邏輯小區下行導頻碼在32個可選碼組中的對應序號,然後根據所處的序列位置在對應的4個擾碼中為小區選擇一個合適的擾碼。基本Midamble碼與擾碼一一對應,可隨著擾碼的確定而確定。相比於WCDMA的512個碼字,TD-SCDMA系統碼資源相對較少,因此TD擾碼規劃較WCDMA網路要求更高。

時隙規劃


TD-SCDMA系統可以靈活配置上下行時隙轉換點,來適應不同業務上下行流量的不對稱性。合理配置上下行時隙轉換點是提高系統頻譜利用率的有效手段。在具體進行時隙比例規劃時,可以根據業務發展狀況靈活配置,根據上下行承載所佔BRU比例進行時隙比例的計算。業務發展初期,適應語音業務上下對稱的特點可採用3∶3(上行∶下行)的對稱時隙結構;數據業務進一步發展時,可採用2∶4或1∶5的時隙結構。
時隙靈活配置在提高資源利用率的同時,可能帶來相鄰小區之間由於上下行時隙分配比例不一致造成的干擾。因此在網路規劃與組網時,可對上下行時隙比例的分配採取如下原則,對干擾進行適當規避:
⑴盡量避免任意分配上下行時隙比例,而應按照不同區域上下行業務流量要求,對大片區域採用統一的上下行時隙比例,使得這種干擾只在兩個不同區域交界處發生;
⑵在不同時隙比例的交界處,對於上下行時隙交疊的時隙,上行時隙容量損失比下行時隙嚴重,所能承載的用戶較少,因此,不同時隙比例的交界處應選在有較多上行容量空餘的區域;
⑶應該避免相鄰基站上下行時隙比例差異過大(如1∶5和5∶1相鄰);
⑷上下行時隙比例通常作為小區參數來配置,對於同一個扇區下的所有小區的上下行時隙比例應一致,同一基站內的多個扇區的時隙比例也最好相同。特殊情況下可以通過動態通道調整、空間隔離、避免基站天線正對和犧牲容量等方式來規避干擾。
網路規劃是無線網路建設運營前的關鍵步驟,主要根據無線傳播環境、業務、社會等多方面因素,從覆蓋、容量、質量三方面對網路進行宏觀配置。TD-SCDMA系統採用時分碼分結合多址方式、智能天線、聯合檢測、接力切換、動態通道分配等一系列新型關鍵技術和無線資源演演算法,提高系統性能,為網路規劃帶來很多新特點,如不同業務的覆蓋具有一致性、小區呼吸效應不明顯、上下行通道配置靈活等。

覆蓋規劃


TD-SCDMA系統覆蓋性能主要取決於兩方面,一是上下行時隙轉換保護長度對覆蓋的限制,二是鏈路預算。TD-SCDMA在下行導頻時隙和上行導頻時隙之間有96個碼片寬的保護帶,限制了小區覆蓋範圍不能超過11.25km。如果通過DCA鎖住第一個上行時隙,基站理論覆蓋距離可進一步擴大。鏈路預算是TD-SCDMA網路覆蓋規劃的關鍵,分為上行和下行。下行鏈路預算複雜,且一般基站的發射功率遠大於手機發射功率,因此一般通過計算上行鏈路來確定小區覆蓋半徑,然後從覆蓋受限方面估計出基站數目。
TD-SCDMA鏈路預算指標受其獨特的幀結構、TDD雙工方式、智能天線、聯合檢測和接力切換等關鍵技術影響。根據TD-SCDMA獨特的幀結構,要分別考慮導頻通道、BCH通道等公共通道和業務通道的功率分配、干擾儲備和天線增益
實際工程設計中,TD-SCDMA系統的鏈路預算應根據具體無線網路傳播環境、網路設計目標、廠家設備性能、具體工程參數設定等進行具體調整。

容量規劃


TD-SCDMA系統採用多種關鍵技術使得小區內和小區外的干擾基本被抑制,因此具有更大的頻譜利用率和容量。TD-SCDMA系統容量特點主要有:各種業務基本同徑覆蓋、小區呼吸效應不明顯、接力切換沒有宏分集、切換比較容易控制、上下行容量與時隙比例和最大發射功率有關。
多種干擾抑制技術的採用,使TD-SCDMA系統中的容量受限呈現出多樣性(即功率受限、碼資源受限和干擾受限),但以碼資源受限為主。在密集城區和複雜環境中會表現為干擾受限,在一般城區、郊區、農村等環境和區域中表現為碼資源受限,因此TD-SCDMA系統容量規劃應針對不同環境區別對待。目前TD系統的容量估算方法主要有以下三種:公式法、BRU法和坎貝爾法。BRU法和坎貝爾法引入了基本資源單元、業務資源強度等概念,適用於TD-SCDMA這種資源受限系統,不適用於WCDMA這類干擾受限系統。WCDMA系統容量規劃一般採用基於干擾受限的公式法,但計算公式和TD-SCDMA有所不同。

概述


TD-SCDMA——Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(時分同步的碼分多址技術)是ITU正式發布的第三代移動通信空間介面技術規範之一,它得到了CWTS及3GPP的全面支持。該方案的主要技術集中在大唐公司手中,它的設計參照了TDD在不成對的頻帶上的時域模式。TDD模式是基於在無線通道時域里的周期地重複TDMA幀結構實現的。這個幀結構被再分為幾個時隙,在TDD模式下,可以方便地實現上/下行鏈路間的靈活切換。集CDMA、TDMA、FDMA技術優勢於一體、系統容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強的移動通信技術。它採用了智能天線、聯合檢測、接力切換、同步CDMA、軟體無線電、低碼片速率、多時隙、可變擴頻系統、自適應功率調整等技術。
TD-SCDMA技術優勢
TD-SCDMA在上/下行鏈路間的時隙分配可以被一個靈活的轉換點改變,以滿足不同的業務要求。這樣,運用TD-SCDMA這一技術,通過靈活地改變上/下行鏈路的轉換點就可以實現所有3G對稱和非對稱業務。合適的TD-SCDMA時域操作模式可自行解決所有對稱和非對稱業務以及任何混合業務的上/下行鏈路資源分配的問題。
TD-SCDMA的無線傳輸方案靈活地綜合了FDMA、TDMA和CDMA等基本傳輸方法,通過與聯合檢測相結合,它在傳輸容量方面表現非凡。通過引進智能天線,容量還可以進一步提高。智能天線憑藉其定向性降低了小區間頻率復用所產生的干擾,並通過更高的頻率復用率來提供更高的話務量。基於高度的業務靈活性,TD-SCDMA無線網路可以通過無線網路控制器(RNC)連接到交換網路,如同第三代移動通信中對電路和包交換業務所定義的那樣。在最終的版本里,計劃讓TD-SCDMA無線網路與Internet直接相連。
TD-SCDMA所呈現的先進的移動無線系統是針對所有無線環境下對稱和非對稱的3G業務所設計的,它運行在不成對的射頻頻譜上。TD-SCDMA傳輸方向的時域自適應資源分配可取得獨立於對稱業務負載關係的頻譜人配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率,可支持速率從8kbit/s到2Mbit/s的語音、網際網路等所有的3G業務。
TD-SCDMA實現與GSM之間的互聯互通
近日中國普天成功地實現了3G TD-SCDMA與2G GSM網路間的CS域和PS域切換,測試包括語音、WAP、流媒體等各項業務,TD-SCDMA與GSM之間的互聯互通能夠真正實現,進一步推動了TD-SCDMA大規模商用的步伐。切換測試採用了T3G的TD-SCDMA/GSM雙模終端,TD-SCDMA無線接入網路無縫切換到2G GSM網路,測試分為兩個部分,即CS域切換測試和PS域切換測試,測試中不但成功完成了CS域的語音切換,而且出色地實現了PS域WAP、流媒體等各項業務測試,實現了3G TD-SCDMA與2G GSM真正意義上的互聯互通。
TD-SCDMA範圍
TD-SCDMA為TDD模式,在應用範圍內有其自身的特點:一是終端的移動速度受現有DSP運算速度的限制只能做到240km/h;二是基站覆蓋半么在15km以內時頻譜利用率和系統容量可達最佳,在用戶容量不是很大的區域,基站最大覆蓋可達30km.所以,TD-SCDMA適合在城市和城郊使用,在城市和城郊,這兩個不足均不影響實際使用。因在城市和城郊,車速一般都小於200km/h,城市和城郊人口密度高,因容量的原因,小區半徑一般都在15km以內。而在農村及大區全覆蓋時,用WCDMA FDD方式也是合適的,因此TDD和FDD模式是互為補充的。
中國WiMAX與TD-SCDMA完全不競爭?
對於兩者之間的關係,對WiMAX來說,特別是在中國是一個敏感的話題,因為很多人都認為WiMAX和中國的TD-SCDMA標準是相互競爭的。WiMAX是一種新興的無線寬頻接入技術,因其具有更廣闊的覆蓋範圍,一度被視為3G的威脅力量。但此前該技術一直只是自封為3G的“補充”,以低姿態來獲得更多生存空間。很多歐洲國家都預留TDD頻段,此前只有中國的TD技術獨享這份資源,國際化前景很廣闊。而WiMAX的突然擠入打破了原有的平衡,將佔用部分TDD頻段。不少業內人士都對國產3G標準的國際化道路和國內3G市場表示擔憂。針對WiMAX和TD-SCDMA之間的關係,北電全球首席技術官John J. Roese在訪華時稱,WiMAX和3G各有特色,但和TD-SCDMA完全不競爭。

技術


一、打TD-SCDMA手機時,如何找到你?——綜合的定址(多址)方式
TD-SCDMA
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1、TD-SCDMA空中介面採用了四種多址技術: TDMA , CDMA, FDMA, SDMA(智能天線)。
2、綜合利用四種技術資源分配時在不同角度上的自由度,得到可以動態調整的最優資源分配。
二、靈活的上下行時隙配置
靈活的時隙上下行配置可以隨時滿足您打電話,上網瀏覽、下載文件、視頻業務等的需求,保證您清晰、暢通享受3G業務。
TD-SCDMA
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三、TD克服呼吸效應和遠近效應
什麼是呼吸效應?在CDMA系統中,當一個小區內的干擾信號很強時,基站的實際有效覆蓋面積就會縮小;當一個小區的干擾信號很弱時,基站的實際有效覆蓋面積就會增大。簡言之,呼吸效應表現為覆蓋半徑隨用戶數目的增加而收縮。導致呼吸效應的主要原因是CDMA系統是一個自干擾系統,用戶增加導致干擾增加而影響覆蓋。
對於TD-SCDMA而言,通過低帶寬FDMA和TDMA來抑制系統的主要干擾,在單時隙中採用CDMA技術提高系統容量,而通過聯合檢測和智能天線技術(SDMA技術)克服單時隙中多個用戶之間的干擾,因而產生呼吸效應的因素顯著降低,因而TD系統不再是一個干擾受限系統(自干擾系統),覆蓋半徑不像CDMA那樣因用戶數的增加而顯著縮小,因而可認為TD系統沒有呼吸效應。
什麼是遠近效應?由於手機用戶在一個小區內是隨機分佈的,而且是經常變化的,同一手機用戶可能有時處在小區的邊緣,有時靠近基站。如果手機的發射功率按照最大通信距離設計,則當手機靠近基站時,功率必定有過剩,而且形成有害的電磁輻射。解決這個問題的方法是根據通信距離的不同,實時地調整手機的發射功率,即功率控制。
功率控制的原則是,當通道的傳播條件突然變好時,功率控制單元應在幾微秒內快速響應,以防止信號突然增強而對其他用戶產生附加干擾;相反當傳播條件突然變壞時,功率調整的速度可以相對慢一些。也就是說,寧願單個用戶的信號質量短時間惡化,也要防止對其他眾多用戶都產生較大的背景干擾。
四、智能天線(Smart Antenna)
在TD-SCDMA系統中,基站系統通過數字信號處理技術與自適應演演算法,使智能天線動態地在覆蓋空間中形成針對特定用戶的定向波束,充分利用下行信號能量並最大程度的抑制干擾信號。基站通過智能天線可在整個小區內跟蹤終端的移動,這樣終端得到的信噪比得到了極大的改善,提高業務質量。
TD-SCDMA
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五、動態通道分配(DCA,Dynamic Channel Allocation)
首先了解一下什麼是通道?通道就是你打電話時佔用的通信鏈路(線路)資源,如同你開車在馬路上行駛時,你所使用的車道、交通標誌、紅綠燈信號等,這些資源對於你行車是必不可少的;在TD-SCDMA通信時,通道使用頻率、時隙(時間)、碼字等表徵所使用的無線資源。
動態通道分配,就是根據用戶的需要進行實時動態的資源(頻率、時隙、碼字等)分配。
動態通道分配的優點:
1、頻帶利用率高
2、無需網路規劃中的通道預規劃
3、可以自動適應網路中負載和干擾的變化等。
動態通道分配(DCA)根據調節速率分為:慢速DCA和快速DCA。
慢速DCA將無線通道分配至小區範圍,而快速DCA將通道分至業務。RNC負責小區可用資源的管理,並將其動態分配給用戶。RNC分配資源的方式取決於系統負荷、業務QoS要求等參數。目前DCA最多的是基於干擾測量的演演算法,這種演演算法將根據用戶移動終端反饋的干擾實時測量結果分配通道。

特點


TD-SCDMA 系統是TDMA和CDMA兩種基本傳輸模式的靈活結合,它由中國無線通信標準化組織CWTS 提出並得到ITU 通過的3G 無線通信標準。在3GPP 內部,它也被稱為低碼片速率TDD 工作方式(相較於3.84MHz 的UTRA TDD)。TD-SCDMA 系統特別適合於在城市人口密集區提供高密度大容量話音、數據和多媒體業務。系統可以單獨運營以滿足ETSI/UMTS 和ITU/IMT-2000 的要求,也可與其它無線接入技術配合使用。例如,在城市人口密集區,使用TD-SCDMA技術,而在非人口密集區,則使用GSM、WCDMA 或衛星通信等來實現大區或全球的覆蓋。系統的主要特點如下:
1. TDD 方式便於提供非對稱業務
工作在TDD 模式下的TD-SCDMA 系統在周期性重複的時間幀里傳輸基本TDMA突發脈衝,通過周期性地轉換傳輸方向,在同一載波上交替進行上下行鏈路傳輸。TDD 方案的優勢在於系統可根據不同的業務類型來靈活地調整鏈路的上下行轉換點。在傳輸對稱業務(如話音、互動式實時數據業務等)時,可選用對稱的轉換點位置;在傳輸非對稱業務(如網際網路)時,可在非對稱的轉換點位置範圍內選擇,從而提供最佳頻譜利用率和最佳業務容量。TDD 方式的另一優勢就是系統無需成對頻段,從而可以使用FDD 系統無法使用的任意頻段。
2. 智能天線
TD-SCDMA 系統的上、下行通道使用同一載頻,上下行射頻通道完全對稱,從而有利於智能天線的使用(目前僅用於基站)。智能天線系統由一組天線陣及相連的收發信機和先進的數字信號處理演演算法構成。在發送端,智能天線根據接收到的終端到達信號在天線陣產生的相位差,利用先進的數字信號處理演演算法提取出終端的位置信息,根據終端的位置信息,有效地產生多波束賦形,每個波束指向一個特定終端並自動地跟蹤終端移動,從而有效地減少了同通道干擾,提高了下行容量。空間波束賦形的結果使得在保持小區覆蓋不變的情況下,可以極大地降低總的射頻發射功率,一方面改善了空間電磁環境,另一方面也降低了無線基站的成本。在接收端,智能天線通過空間選擇性分集,可大大提高接收靈敏度,減少不同位置同通道用戶的干擾,有效合併多徑分量,抵消多徑衰落,提高上行容量。智能天線無法解決的問題是時延超過碼片寬度的多徑干擾和高速移動的多普勒效應造成的通道惡化。因此,在多徑干擾嚴重的高速移動環境下,智能天線必須和其它抗干擾的數字信號處理技術同時使用,才可能達到最佳效果。這些數字信號處理技術包括聯合檢測、干擾抵消及Rake 接收等。
3. 聯合檢測
TD-SCDMA 系統是干擾受限系統。系統干擾包括多徑干擾、小區內多用戶干擾和小區間干擾。這些干擾破壞各個通道的正交性,降低CDMA 系統的頻譜利用率。傳統的Rake接收機技術把小區內的多用戶干擾當作雜訊處理,而沒有利用該干擾不同於雜訊干擾的獨有特性。聯合檢測技術即“多用戶干擾”抑制技術,是消除和減輕多用戶干擾的主要技術,它把所有用戶的信號都當作有用信號處理,這樣可充分利用用戶信號的擴擴頻碼、幅度、定時、延遲等信息,從而大幅度降低多徑多址干擾,但同時也存在多碼道處理過於複雜和無法完全解決多址干擾等問題。將智能天線技術和聯合檢測技術相結合,可獲得較為理想的效果。TD-SCDMA 系統採用的低碼片速率有利於各種聯合檢測演演算法的實現。
4. 同步CDMA
同步CDMA 指上行鏈路各終端信號在基站解調器完全同步,它通過軟體及物理層設計來實現,這樣可使正交擴頻碼的各個碼道在解擴時完全正交,相互間不會產生多址干擾,克服了非同步CDMA 多址技術由於每個移動終端發射的碼道信號到達基站的時間不同,造成碼道非正交所帶來的干擾,提高了TD-SCDMA 系統的容量和頻譜利用率,還可簡化硬體電路,降低成本。
5. 軟體無線電
軟體無線電是利用數字信號處理軟體實現傳統上由硬體電路來完成的無線功能的技術,通過載入不同的軟體,可實現不同的硬體功能。在TD-SCDMA 系統中,軟體無線電可用來實現智能天線、同步檢測、載波恢復和各種基帶信號處理等功能模塊。其優點主要表現在:
(1) 通過軟體方式,靈活完成硬體功能;
(2) 良好的靈活性及可編程性;
(3) 可代替昂貴的硬體電路,實現複雜的功能;
(4) 對環境的適應性好,不會老化;
(5) 便於系統升級,降低用戶設備費用。

標準的現狀


自2001年3月3GPPR4發布后,TD-SCDMA標準規範的實質性工作主要在3GPP體系下完成。在R4標準發布之後的兩年多時間裡,大唐與其他眾多的業界運營商、設備製造商一起,又經過無數次會議討論、郵件組討論,通過提交的大量文稿,對TD-SCDMA標準規範的物理層處理、高層協議棧消息、網路和介面信令消息、射頻指標和參數、一致性測試等部分的內容進行了一次次的修訂和完善,使得到目前為止的TD-SCDMAR4規範達到了相當穩定和成熟的程度。
在3GPP的體系框架下,經過融合完善後,由於雙工方式的差別,TD-SCDMA的所有技術特點和優勢得以在空中介面的物理層體現。物理層技術的差別,也就是TD-SCDMA與WCDMA最主要的差別所在。在核心網方面,TD-SCDMA與WCDMA採用完全相同的標準規範,包括核心網與無線接入網之間採用相同的Iu介面;在空中介面高層協議棧上,TD-SCDMA與WCDMA二者也完全相同。這些共同之處保證了兩個系統之間的無縫漫遊、切換、業務支持的一致性、QoS的保證等,也保證了TD-SCDMA和WCDMA在標準技術的後續發展上保持相當的一致性。
2006年1月20日已經被宣布為中國的國家通信標準。
TD-SCDMA標準的後續發展
在3G技術和系統蓬勃發展之際,不論是各個設備製造商、運營商,還是各個研究機構、政府、ITU,都已經開始對3G以後的技術發展方向展開研究。在ITU認定的幾個技術發展方向中,包含了智能天線技術和TDD時分雙工技術,認為這兩種技術都是以後技術發展的趨勢,而智能天線和TDD時分雙工這兩項技術,在目前的TD-SCDMA標準體系中已經得到了很好的體現和應用,從這一點中,也能夠看到TD-SCDMA標準的技術有相當的發展前途。
另外,在R4之後的3GPP版本發布中,TD-SCDMA標準也不同程度地引入了新的技術特性,用以進一步提高系統的性能,其中主要包括:通過空中介面實現基站之間的同步,作為基站同步的另一個備用方案,尤其適用於緊急情況下對於通信網可靠性的保證;終端定位功能,可以通過智能天線,利用信號到達角對終端用戶位置定位,以便更好地提供基於位置的服務;高速下行分組接入,採用混合自動重傳、自適應調製編碼,實現高速率下行分組業務支持;多天線輸入輸出技術(MIMO),採用基站和終端多天線技術和信號處理,提高無線系統性能;上行增強技術,採用自適應調製和編碼、混合ARQ技術、對專用/共享資源的快速分配以及相應的物理層和高層信令支持的機制,增強上行通道和業務能力。
在政府和運營商的全力支持下,TD-SCDMA產業聯盟和產業鏈已基本建立起來,產品的開發也得到進一步的推動,越來越多的設備製造商紛紛投入到TD-SCDMA產品的開發陣營中來。隨著設備開發、現場試驗的大規模開展,TD-SCDMA標準也必將得到進一步的驗證和加強。
為了加快TD-SCDMA的產業化進程,早日形成完整的產業鏈和多廠家供貨環境, 2002年10月30日, TD-SCDMA產業聯盟在北京成立。TD-SCDMA產業聯盟的成員企業由最初的7家,發展到目前的30家企業,覆蓋了TD-SCDMA產業鏈從系統、晶元、終端到測試儀錶的各個環節。
聯盟性質:
TD-SCDMA產業聯盟是一個由積極投身於TD-SCDMA事業,從事TD-SCDMA標準及產品的研究、開發、生產、製造、服務的企、事業單位自願組成的社會團體。
聯盟宗旨:
整合及協調產業資源,提升聯盟內移動通信企業的研究開發、生產製造水平,促進TD-SCDMA通信產業的快速健康發展,實現TD-SCDMA在中國及全球通信市場的推廣和應用。
聯盟業務範圍:
TD-SCDMA產業聯盟主要圍繞TD-SCDMA技術進行標準的推進與完善以及產業的管理和協調,促進企業間資源共享和互惠互利,建議政府制定有利於TD-SCDMA發展的重大產業政策,提升聯盟內通信企業的群體競爭力。
TD-SCDMA產業聯盟內部貫徹統一的知識產權管理政策,技術信息和市場資訊高度共享,通過密切的溝通,合理的分工,推動TD-SCDMA產業快速健康發展。
聯盟成員:
電信科學技術研究院(大唐電信科技產業集團)、華立集團有限公司、華為技術有限公司、聯想(北京)有限公司、深圳市中興通訊股份有限公司、中國電子信息產業集團公司、中國普天信息產業集團公司、北京天碁科技有限公司、重慶重郵信科股份有限公司、海信集團有限公司、凱明信息科技股份有限公司、西安海天天線科技股份有限公司、展訊通訊(上海)有限公司、北京中創信測科技股份有限公司、湖北眾友科技實業股份有限公司、上海貝爾阿爾卡特股份有限公司、上海迪比特實業有限公司、UT斯達康公司、英華達(上海)電子有限公司、中山市通宇通訊設備有限公司、青島海爾通信有限公司、上海科泰世紀科技有限公司、武漢郵電科學研究院、TCL集團、廣州市新郵通信設備有限公司、安德魯電信器材(中國)有限公司、鼎芯通訊(上海)有限公司、北京星河亮點通信軟體有限責任公司、京信通信技術(廣州)有限公司、中國電子科技集團公司第十四研究所、摩比天線技術(深圳)有限公司、銳迪科微電子(上海)有限公司、北京漢銘信通科技有限公司、寧波波導股份有限公司、中國電子科技集團公司第四十一研究所、億陽信通股份有限公司、深圳市長方網路技術有限公司、宇龍計算機通信科技(深圳)有限公司、希姆通信息技術(上海)有限公司、龍旗控股有限公司.

信號覆蓋趨勢


中國民族3G標準TD-SCDMA(簡稱TD)在10個城市的規模網路測試正在緊鑼密鼓地展開。TD信號已覆蓋北京大部分城區,年底就能覆蓋全城。而主導北京TD網路建設的中國移動也將開始TD手機的大批量採購。
在2007年(第16屆)中國國際通信設備技術展覽會上,相關廠商向透露了北京的TD建網情況。據悉,按照中國移動此前的規劃,會在今年10月前後實現北京市區五環內覆蓋,並將按照業務需求向五環外延伸1至5公里的覆蓋區域,覆蓋範圍包括回龍觀、天通苑、亦庄等,共約900平方公里。
作為北京TD網的設備供應商,中興通訊此前對外宣稱已經完成了所有相關產品的供貨,目前網路優化也在按照預期計劃進行。中興通訊表示,承建的北京TD規模商用試驗網信號將覆蓋到包括中國國際展覽中心、主要體育場館等在內的大多數區域。
“現在拿著TD手機,在北京市內很多地方都有信號,不過還不太穩定,一些地方的網路可能還沒有開啟。”一位業內人士昨天表示。
而在展會現場確已實現了TD信號覆蓋。儘管中國移動的展位並沒有專門的TD展台,但在一號館的TD聯盟展位、中央的TD手機體驗區擠滿了人。“157”號段為此間的實驗號碼,由中國移動提供。
TD是此次展會上最熱門的名詞,業界對其的追捧已經非常熱烈。據悉,目前TD手機已經超過百款,TD聯盟特意設計了一面手機牆用以集體展示TD手機。記者在三星公司的展台看到了全球首款TD-HSDPA手機,這是更新的技術。
目前各大手機商都在等待中國移動採購的“號令槍”。中國移動主導著8個城市的規模網路試驗,原計劃在07年10月前後進行終端手機的大幅採購,以支持TD放號。
有廠商告訴記者,此前中國移動曾私下採購了大約3000部手機,以驗證TD系統的性能。儘管還沒有發出終端採購書,但中國移動已經提出了TD手機必需的幾大功能:可視電話、移動電視、手機位置服務、移動網際網路等。
有消息說,新一輪的TD建設已經納入日程,包括部分二級城市和其他一級城市,2008年4月開始建設。
各種信息顯示,TD真正商用的日子已經不遠了。“TD規模商用的必備條件基本完成。”TD聯盟秘書長楊驊在昨天同期開幕的“移動終端產業高峰論壇”上高調說,TD手機將涵蓋高、中、低不同檔次,聯盟及產業界現在正為大規模的商用做產能準備。國家發改委高技術司司長許勤也表示,TD目前正快速向商用化邁進,到明年奧運會時將會取得更滿意的效果。

應用運營商


中國移動成立於2000年4月20日,註冊資本為518億元人民幣,資產規模超過4000億元。中國移動通信集團公司全資擁有中國移動(香港)集團有限公司,由其控股的中國移動(香港)有限公司在國內31省(自治區、直轄市)設立全資子公司,並在香港和紐約上市。目前,中國移動(香港)有限公司是我國在境外上市公司中市值最大的公司之一。中國移動通信主要經營移動話音、數據、IP電話和多媒體業務,並具有計算機網際網路國際聯網單位經營權和國際出入口局業務經營權。除提供基本話音業務以外,還提供傳真、數據IP電話等多種增值業務,擁有“全球通”、“動感地帶”、“神州行”等著名客戶品牌。
為了讓更多的移動客戶輕鬆進入3G時代,暢享G3生活,中國移動提出了3G的“三不策略”原則(不換卡、不換號、不登記)”,即客戶無需換號、無需換卡、無需到營業廳登記,即可輕鬆體驗精彩3G生活。雖然“三不原則”涉及到的後台系統改造量和升級量都很大,但身處首都的中國移動北京公司,已率先實現了對客戶的承諾,使北京移動客戶第一時間體驗到“三不”帶來的快樂。
不換號,原號也能用G3。北京移動客戶在2G使用什麼號碼,加入3G之後仍可用原號碼。雖然G3專有號段為188,是國人心目中的吉祥號碼,但很多客戶考慮到目前的號碼已經被親朋好友和商業夥伴熟知,如果換號通知起來很麻煩,還有可能錯失一些商機。因此部分老客戶對於G3業務儘管心儀已久,卻遲遲沒有行動,直到聽說了“三不原則”和北京移動的承諾——不換卡、不換號就可以體驗G3的精彩,豈不是一舉兩得。
不換卡,2G、3G同時享用。北京移動客戶不用換卡,將目前使用的手機卡直接插入G3手機就可以使用。原本很多客戶都以為使用3G網路,要重新購買一張新的SIM卡,這樣一來不僅增加了使用3G網路的成本,還浪費了原本2G的SIM卡。事實上,客戶只要購買一個G3手機,就能盡享2G業務更好的體驗以及G3業務的精彩。
不登記,不用再跑營業廳。北京移動同時承諾,使用3G業務不需要登記,只要客戶購買了G3手機,把原有的SIM卡插入G3手機,在有TD網路覆蓋的區域就可以使用3G業務,不需要去營業廳辦理。升級為3G,就是這麼簡單!
只需更換G3終端,即可享受3G服務。2G客戶更換為G3手機后,馬上就能享受3G服務。而中國移動為支持民族產業,大力發展G3業務,其終端補貼和話費優惠的力度都遠超過2G手機,讓G3手機的使用門檻大幅降低。預存話費換G3手機、零元購機等活動開展得如火如荼,G3手機成了大家都用得起的時尚產品。
隨時隨地高速上網,體驗3G帶來的快樂。G3手機隨時隨地都能高速上網,滿足您移動辦公和娛樂的需求,想放鬆的時候可以點播一個MV,舒緩一下神經。出門在外的時候,用可視電話給家人報平安,還能實時分享旅途中的風景,這才是我們要的生活,還不足以讓您心動嗎?
此外,Mobile Market是面向各類內容以及服務提供商、終端廠商、手機軟體開發商和個人開發者,為超過5億用戶提供的基於手機各類應用和數字商品的全新平台。據中國移動總裁王建宙稱,Mobile Market是全球首個以運營商發起推出的線上軟體商店,是繼移動夢網以後又一次全面整合產業鏈和商業模式的創新,對推動我國自主創新重要里程碑的TD-SCDMA 3G系統的發展和應用,實現產業鏈共贏將帶來深遠的影響。另據王建宙介紹,與移動夢網相比,Mobile Market降低了合作的門檻,個人開發者被首次納入應用商品的直接提供者範疇。而之前,個人開發者開發的大量手機應用由於沒有適當的合作模式,無法和中國移動的平台直接合作,只能免費通過獨立WAP網站、第三方客戶端等渠道分發,客戶信息安全也無法得到有效的保障。王建宙表示,個人開發者加入移動應用產業價值鏈將帶動個人就業和創業,提供更加豐富、個性化的數字作品,順應了網際網路時代草根崛起的特點。
據中國移動數據部經理高念書介紹,在中國移動與開發者基於Mobile Market的合作中,中國移動提供的是產品的測試、產品的認證服務,與此同時還提供統一的託管服務,以及制會定出價格的範圍,但最終的定價是由開發者自主定價,這與移動的移動夢網不同。另外,無論是個人開發者還是企業法人開發者,都將獲得信息費70%的分成,而中國移動分得信息費的30%。鑒於Mobile Market是一個綜合的應用商城,其中既有應用又有內容,而對於內容來講,音樂、視頻的內容還是依照原來的合作模式不變。對於用戶最關注的計費結算問題,據高念書介紹,用戶在下載和使用Mobile Market客戶端過程中產生的流量費是免費的。

網路簡介


TD- SCDMA網路比較適合在城市人口比較密集的區域,提供大容量的語音、數據和多媒體業務。TD- SCDMA系統在利用率,靈活性,對業務支持的多樣性等方面都具有獨特的優勢,TD- SCDMA系統上行和下行的通道特徵基本上是一樣的,基站可以根據接收信號估計上行和狹小的特性,TD- SCDMA還有一個優勢就是使用智能天線,可以減少干擾,提高利用率。它還可以設置上行和下行時隙的比例,調節上行和下行的數據速率,比較適合使用網際網路業務上行和下行數據比例不一樣的場合,不過這也給同頻組網增加了複雜性。

網路覆蓋問題


(1)TD- SCDMA無線網路覆蓋的方案無線接入網路是TD- SCDMA網路系統中的一個重要組成部分,它涵蓋了裡面大量的關鍵技術,無線接入網路系統由基站設備、無線網管中心、無線控制器設備等三個部分組成。TD- SCDMA無線網路覆蓋的方案有兩個,因為TD- SCDMA網路規劃的初期不能獨立建設大規模網路,所以可以選用與GSM混合建立小規模的網路;TD- SCDMA網路可以為用戶提供可靠並且高速的數據業務,所以TD- SCDMA網路用戶也在不斷的增加,它以後將會取代GSM網路,也將會成為一個獨立的通信網路。可以採用擴容的方式實現從混合網路向獨立網路演變的過程。如圖1和圖2分別是混合組網和獨立組網的無線網路覆蓋方案圖。
獨立組網
獨立組網
(2)TD- SCDMA無線網路在大中城區的覆蓋解決方案大中城區的語音通話業務密度比較高,彎曲狹窄的街道、密集的高樓以及室內的深度使無線傳播環境變得複雜,需要的數據業務比較大,網址資源緊張,相應的配套設施費用比較高,還要考慮到容量需求的因素。在區域覆蓋中,要確保UE做業務時的連續性,減少掉話,提高網路的服務質量,必須保證基站與基站之間無覆蓋盲點,在天饋調整無法達到預期的效果時或者天饋沒有可調整餘地時要考慮調整重選和切換演演算法門限、滯后定時器等參數來控制小區覆蓋範圍、切換帶,從而保證信號覆蓋正常。
(3)解決方案方案一:對於需求數據業務比較大的密集地區,比較適合用室內型宏基站,室內型宏基站的容量大、支持1到9載波、配置也比較靈活、容易平滑擴容、有扇區化智能天線、設備比較穩定;對於站址資源比較緊張並且需要快速建站的狀況,可以用支持智能天線、小巧緊湊、支持壁掛、能夠在室內外運行的緊湊型基站或者使用不需要機房、成本低、能夠快速的布網、有可以實現遠程管理和無人值守的環境監控系統的室外型宏基站來實現。因為TD- SCDMA網路建設的規模比較大,工作量也逐漸加大,人力資源跟不上業務的擴大,所以自動化系統對其起到了很大的幫助。方案二:對於光纖資源比較豐富的熱點區域,可以使用支持智能天線的射頻遠端子系統對此進行連續覆蓋,因為它的拉遠方式比較靈活,系統容量也超級大可以有效地減少建設站址的數量,極大地降低了每通道的成本。
(4)TD- SCDMA網路室內覆蓋TD- SCDMA系統利用光纖將信號傳到建築物內需要覆蓋的每一個角落,實現它的多通道室內覆蓋方案。這個方案通常將光纖和同軸電纜結合使用,從而保證室內網路的覆蓋質量。它的優點有:TD- SCDMA系統的RRU的多通道空間分隔,能將信號干擾隔離;TD- SCDMA的基帶集中放置,能使各基帶之間的容量共享;在室內覆蓋上採用光纖,將RRU設備就近放置,可以減少損耗,也擺脫了干放系統對系統的負擔,空間隔離演演算法還能有效的降低用戶的干擾,使網路信號的覆蓋達到很好的效果。

無線網路優化措施

TD- SCDMA無線網路優化工作要圍繞網路角度、用戶實際感受和規範網路體系等三個方面,其主要包括解決用戶投訴;避免設備故障;提高掉話率、接通率等技術的指標;合理的調整網路資源,提高設備及頻譜的利用率;保持對網路優化進行長期的維護等方面的內容。所以就要尋找相應的解決措施。
(1)在工程施工的過程中,將遺留下來的問題保存到資料庫,可以方便以後網路的維護優化。(2)用最真實的現場測試方法,通過CQT和DT獲得可靠的數據資料,對出現的問題進行精確的定位,並及時地做出調整。(3)通過網路優化的軟體,模仿網路運行,進行模擬測試。根據以往測試的結果及時對模型做出調整,使其達到一個符合現實狀況的狀態。(4)經常從OMC對網路中的數據和網路介面的信令進行核查、分析,以確保網路在正常的數值內運行。(5)對工程參數中站點的位置、天線的方位角、向下傾斜角、高度等進行優化調整;還要對小區的系統參數中公共和業務通道中的參數做適當的配置調整,使其達到最佳狀態。(6)最為重要的就是語音優化指標。語音的優化一直是通信網路優化的主題,關係著通信網路質量的重要標準,要避免切斷電話和同頻干擾的問題。
綜上所述,通信工程在人們的生活中扮演著一個不可或缺的角色,它也是國家的基礎建設之一,要想使無線通信網路運行成功,就要擁有很高的技術,還要有良好的服務質量,同時也得具備高性能,覆蓋廣的特點,這樣無線網路的價值才能得以體現,隨著研究工作的進行,不斷地對無線通信工程的優化進行探索和研究,通信網路優化的方法也會有更進一步的發展,使其能夠流暢的運行,給人們的生活帶來便捷。TD- SCDMA網路的建設對我國信息產業的發展也有著很大的影響。

跟3G


3G三種制式

中國要發放TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三張牌照,將分屬中國移動、中國聯通和中國電信。
2012年1月中國移動TD-SCDMA 3G用戶增至5394萬。中國聯通WCDMA 3G用戶增至4307萬。中國電信CDMA2000 3G用戶增至3870萬。但中國移動3G用戶統計中包括TD無線上網、TD無線固話座機等,3G網路中聯通增速最快,居行業第一。

自身特點

特點:全稱Time Division - Synchronous CDMA(時分同步CDMA),在頻譜利用率、對業務支持具有靈活性等獨特優勢。
優勢:中國自有3G技術,獲政府支持。

WCDMA

特點:全稱為Wideband CDMA,也稱為CDMA Direct Spread,意為寬頻分碼多重存取,這是基於GSM網發展出來的3G技術規範,WCDMA是當前世界上採用的國家及地區最廣泛的,終端種類最豐富的一種3G標準。已有538個WCDMA運營商在246個國家和地區開通了WCDMA網路,3G商用市場份額超過80%,而WCDMA向下兼容的GSM網路已覆蓋184個國家,遍布全球。WCDMA用戶數已超過6億。
優勢:有較高的擴頻增益,發展空間較大,全球漫遊能力最強,技術成熟性最佳。

CDMA2000

特點:CDMA2000是由寬頻CDMA(CDMA IS95)技術發展而來的寬頻CDMA技術,也稱為CDMA Multi-Carrier,由美國高通公司 為主導提出。
優勢:可以從原有的CDMA1X直接升級到3G,建設成本低廉。
說聯通的WCDMA比移動的TD好,也不完全對,各有各的特點。
TD-SCDMA是中國自主3G標準,2000年5月,ITU(國際電信聯盟)公布TD-SCDMA正式成為ITU第三代移動通信標準3G國際標準的一個組成部分,與歐洲WCDMA、美國CDMA2000並列為三大主流3G國際標準。TD-SCDMA於2008年4月1日試商用。
TD-HSDPA是TD-SCDMA的下一步演進技術,採用TDD方式。作為後3G的HSDPA技術可以同時適用於WCDMA和TD-SCDMA兩種不同制式。
TD-HSDPA之後,TD也將實現TD-HSUPA,實現2.2Mbps的上行速率,最後將演進到LTE TDD。
WCDMA是GSM的升級(GSM是2G技術,其演進是GSM、GPRS、EDGE、WCDMA),同時也是全球3G技術中用戶最廣(GSM系技術擁有全球85%移動用戶)、技術和商業應用最成熟的。WCDMA運營商遵循WCDMA、HSPA、LTE演進路線。
HSDPA和HSUPA統稱HSPA,後者上行速率更快,中國聯通採用HSPA技術,其中大城市使用HSUPA,,在09年6、7月份即可完成部署。
HSPA后的HSPA+技術也已經開始在澳大利亞、新加坡等地開始建設,速率高達21Mbps。