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什么是TD-SCDMA?

TD-SCDMA的概念、应用、优势。

TD-SCDMA的中文意义为时分同步码分多址接入,该项通讯技能也归于一种无线通讯的技能规范,它是由我国榜首次提出并在此无线传输技能(RTT)的根底上与世界协作,完结了TD-SCDMA规范,成为CDMA TDD规范的一员的,这是我国移动通讯界的一次壮举,也是我国对第三代移动通讯开展的奉献。在与欧洲、美国各自提出的3G规范的竞赛中,我国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G规范之一,这标志着我国在移动通讯范畴现已进入世界领先之列。该方案的首要技能会集在大唐公司手中,它的规划参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域形式。

  TDD形式是依据在无线信道时域里的周期地重复TDMA帧结构完结的。这个帧结构被再分为几个时隙。在TDD形式下,能够方便地完结上/下行链路间地灵敏切换。这一形式的杰出的优势是,在上/下行链路间的时隙分配能够被一个灵敏的转换点改动,以满意不同的事务要求。这样,运用TD-SCDMA这一技能,经过灵敏地改动上/下行链路的转换点就能够完结一切3G对称和非对称事务。适宜的TD-SCDMA时域操作形式可自行处理一切对称和非对称事务以及任何混合事务的上/下行链路资源分配的问题。

  TD―SCDMA的无线传输方案灵敏地归纳了FDMA,TDMA和CDMA等底子传输办法。经过与联合检测相结合,它在传输容量方面体现特别。经过引进智能天线,容量还能够进一步进步。智能天线凭仗其定向性下降了小区间频率复用所发生的搅扰,并经过更高的频率复用率来供给更高的话务量。依据高度的事务灵敏性,TD―SCDMA无线网络能够经过无线网络操控器(RNC)连接到交流网络,好像三代移动通讯中对电路和包交流事务所界说的那样。在终究的版别里,方案让TD―SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。

  TD-SCDMA所出现的先进的移动无线体系是针对一切无线环境下对称和非对称的3G事务所规划的,它运转在不成对的射频频谱上。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称事务负载联系的频谱分配的最佳运用率。因而,TD-SCDMA经过最佳自适应资源的分配和最佳频谱功率,可支撑速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等一切的3G事务。

  TD-SCDMA为TDD形式,在运用规模内有其本身的特色:一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的约束只能做到240km/h;二是基站掩盖半径在15km以内时频谱运用率和体系容量可达最佳,在用户容量不是很大的区域,基站最大掩盖可达30-4km。所以,TD-SCDMA合适在城市和城郊运用,在城市和城郊这两个缺乏均不影响实际运用。因在城市和城郊,车速一般都小于200km/h,城市和城郊人口密度高,因容量的原因,小区半径一般都在15km以内。而在村庄及大区全掩盖时,用WCDMA FDD办法也是适宜的,因而TDD和FDD形式是互为补充的。

TD-SCDMA在3GPP世界规范化中的效果  

  众所周知,TD-SCDMA是一个由我国和欧洲的公司一起推进并正在开发的一种第三代移动通讯技能,它特别合适我国商场对第三代移动通讯服务的需求。现在,这一技能现已被世界电联(ITU)正式选用成为第三代移动通讯世界规范——IMT-2000宗族的一员,并且被公认为能够全面支撑第三代事务的技能。这一技能现已引起了多方的重视,一起,由于IMT-2000中包含TD-SCDMA技能,因而,在第三代协作项目安排(3GPP)内部正在赶紧进行规范交融的作业,以促进第三代移动通讯规范的开展,这一点,使TD-SCDMA更进一步地遭到世界社会的重视。

  实际上,人们很早便开端了对第三代移动通讯体系的研讨。1998年1月,欧洲规范化安排——欧洲通讯规范协会特别移动部(ETSI SMG)选用了一项关于第三代移动通讯体系的空中接口提案,这一提案被命名为全球移动通讯体系,即人们现在常说的UMTS。UMTS陆地无线接入(UTRA)包含了两种形式,频分双工形式(FDD)和时分双工形式(TDD)。

  前者选用的技能为WCDMA,后者选用的技能为TD-CDMA。

  在欧洲开发UMTS规范的时分,日本也对第三代移动通讯体系进行了广泛的研讨。日本的规范化安排——无线工业贸易协会(ARIB)相同挑选WCDMA技能,即日本和欧洲对FDD形式的提案几乎是共同的。北美的T1规范化安排也在开发极端类似的概念。

  与此一起,我国信息产业部电信科学技能研讨院(CATT)、西门子公司和我国无线电信规范委员会(CWTS)也在赶紧进行TDD形式的TD-SCDMA 技能的开发。

  为了树立一个真实的全球第三代移动通讯规范,1998年12月,第三代协作项目安排(3GPP,http://www.3gpp.org)树立。该安排由各个国家和地区的电信规范化安排组成,包含欧洲的ETSI、美国的T1、日本的ARIB、韩国的TTA、我国的CWTS等。3GPP十分好地和谐了来自各地不同的规范化安排提出的主张,并为树立一个共同的第三代移动通讯规范而尽力。关于这个规范,咱们现在仍称之为UTRA。UTRA是依据GSM中心网,并且包含FDD和TDD形式的第三代移动通讯规范。

  与此相对应,第三代协作项目2安排(3GPP2,http://www.3gpp.org/)则正在开展一个被称为cdma2000的第三代移动无线规范。这一规范是依据IS-95 CDMA网络的。

  第三代移动通讯的开展离不开运营商的支撑。1999年6月,运营商和谐安排(OHG)中的首要世界运营商提出了一个共同的全球第三代移动通讯(G3G)概念,这个概念现已被3GPP和3GPP2所承受。经和谐的G3G概念是一个单一的规范并带有下列三种运转形式:

  • 直序扩频CDMA(CDMA-DS),依据由3GPP规范的UTRA FDD形式;
  • 多载波CDMA(CDMA-MC),依据由3GPP2规范的FDD形式的cdma2000;
  • TDD(CDMA TDD),依据由3GPP规范的UTRA TDD形式。

      

经过同生产厂商集体协作,运营商和谐安排将尽或许地使无线参数共同并界说通用的协议栈,然后到达一切依据CDMA主张的交融。这将使多模终端的完结得以简化并能接入现存的GSM MAP以及ANSI-41中心网。OHG的主张已被考虑进3GPP规范1999年的榜首 版规范里,此规范已于1999年末完结。

  为了将TD-SCDMA融入UTRA,新的和谐作业已在3GPP里开端。作为榜首步,依据码片速率的差异,别离将TD-CDMA和TD-SCDMA称为3.84 Mcps TDD和1.28 Mcps TDD 。 这些作业正在3GPP技能规范小组中的许多作业组里进行。包含:

  • WG1 (物理层)
  • WG2 (协议层,MAS 和RLC)
  • WG3 (接口,IuB和IuR)
  • WG4 (RF要求和测验规范)

来自欧洲、我国和韩国的工程师们对此作出了奉献。这项规范化作业的方针是要将TD-SCDMA吸收作为UTRA第四版规范的一部分(Release 2000)。这些规范在3GPP和3GPP2中进行了详细地论述,并成为ITU的IMT-2000主张的一部分。

  为了进一步开展这些规范,3GPP的一切成员和参与者定时会晤,交流意见并提出新的观念。依据专家们的介绍和主张,3GPP安排针对一些特别问题达到共同意见之后,将新的特性和改进推行到现有的规范中。

  3GPP的作业组预期在2001年头完结2000年版别规范。 关于正期待着三代规范的商场,三个子规范——CDMA-DS(UTRA FDD),3.84Mcps TDD 和 1.28Mcps TDD (TD-SCDMA)将逐步趋于老练。

TD-SCDMA技能特色浅析 

  TD-SCDMA的提出比其他规范较晚,这给其产品老练性带来必定的应战,但在另一方面,TD-SCDMA吸纳了九十年代以来移动通讯范畴最先进的技能,在必定程度上代表了技能的开展方向,具有前瞻性和强壮的后发优势。与其他3G规范比较,TD-SCDMA体系及其技能有着如下杰出优势:

  • 频谱功率高

      TD-SCDMA体系归纳选用了联合检测、智能天线和上行同步等先进技能,体系内的多址和多径搅扰得到了极大缓解,然后有用地进步了频谱运用率,然后进步了整个体系的容量。

      详细来讲,联合检测和上行同步可极大下降小区内的搅扰,智能天线则能够有用按捺小区间及小区内的搅扰。别的,联合检测和智能天线关于缓解2G频段上愈加显着的多径搅扰也有极大效果。所以,TD-SCDMA体系的这一特色决议了它将十分合适于在3G网络建造初期供给大容量的网络处理方案。

  • 支撑多载频

    对TD-SCDMA体系来说,其容量首要受限于码资源。TD-SCDMA支撑多载波,载频之间切换很简略完结。由于TD-SCDMA是时分体系,手机可在操控信道时扫描其它频率,无需任何硬件轻松完结载波间切换,并能确保很高的成功率。别的经过多载波能够消除导频污染以及突发导频,然后下降掉话率。由于TD体系能够将邻小区的导频安排在不同的载波上,然后下降导频污染。我们都知道导频污染是CDMA体系最头疼的当地。TD在这方面有共同优势。别的TD在室内掩盖方面也有很大优势。

  • 不存在呼吸效应及软切换

    用户数的添加使掩盖半径缩短的现象称之为呼吸效应。CDMA体系是一个自搅扰体系,当用户数明显添加时,用户发生的自搅扰呈指数级添加,因而呼吸效应是一般CDMA体系的天然生成缺陷。

    呼吸效应的另一个体现形式是每种事务用户数的改变都会导致一切事务的掩盖半径发生改变,这会给网络规划和网络优化带来很大的费事。TD-SCDMA是一个集CDMA、FDMA、TDMA于一身的体系,它经过低带宽FDMA和TDMA来按捺体系的首要搅扰,使发生呼吸效应的要素明显下降;

    由于TD-SCDMA在每个时隙中选用CDMA技能来进步容量,发生呼吸效应的仅有原因是单时隙中多个用户之间的自搅扰,由于TD-SCDMA单时隙最多只能支撑8个12.2k的话音用户,用户数量少,运用户的自搅扰比较少。

    一起,这部分自搅扰经过联合检测和智能天线技能被进一步按捺,因而TD-SCDMA不再是一个搅扰受限体系,而是一个码道受限体系,掩盖半径不随用户数的添加而改变,即没有呼吸效应。

  • 组网灵敏
  • 频谱运用灵敏、频率资源丰富

      TD-SCDMA体系选用时分双工形式,它的一个载波只需占用1.6MHz的带宽就能够供给速率达2Mbps的3G事务,关于频率分配的要求简略和灵敏了许多。在往后多家移动运营商共存的景象下,频谱资源的运用状况会相对杂乱,而TD-SCDMA体系大大进步了对频谱资源运用的灵敏性。

      我国政府为TDD分配了155MHz的作业频段,比照于FDD上下行共90MHz的对称频段,TDD体系在频率资源方面的优势,为TDD体系的网络扩容和后续开展埋下了轻松的一笔。

      除我国外,世界各国3G频谱规划都包含TDD频段,日本、欧洲运营商3G车牌中现已包含TDD频段,为未来TD-SCDMA进入世界商场供给了机会。这为TD-SCDMA技能的世界化运用和世界周游,供给了必要的条件。

  • 与GSM组网易于施行

      从体系视点看,TD-SCDMA与GSM均为时分复用体系,能够灵敏进行体系之间的丈量操控和切换。从终端视点看,TD-SCDMA与GSM的切换较易引进现在单模手机,TD-SCDMA/GSM双模手机本钱低于WCDMA/GSM本钱。现在,展讯,T3G等芯片厂商均支撑TD-SCDMA/GSM双模手机处理方案。

  

  • 灵敏高效承载非对称数据事务

      TDD技能的选用是TD-SCDMA体系与其他两大3G干流规范FDD体系的底子差异。TD-SCDMA体系子帧中上下行链路的转换点是能够灵敏设置的,依据不同承载事务别离在上下行链路上数据量的散布,上下行资源能够有从3∶3的对称分配到1∶5的非对称分配调整。

      在未来3G多样化的事务运用中,非对称的数据事务会占有越来越多的份额,大部分事务的典型特征是上行链路和下行链路中的事务量不对称。FDD体系由于其固定的上下行频率的对称占用,在承载非对称事务时会形成对频谱资源的糟蹋。而TD-SCDMA体系能够经过装备切换点方位,灵敏地调度体系上下行资源,使得体系资源运用率最大化。因而TD-SCDMA体系愈加合适未来的3G非对称数据事务和互联网事务方面。

      综上所述,TD-SCDMA独自组网具有网络规划简略,建造和保护本钱低的优点。而TD-SCDMA具有的非对称数据事务传输的特色使其更具有其他技能不行比较的优势。

TD-SCDMA体系的接力切换技能

  越区切换在蜂窝移动通讯体系中占有重要的位置。在前期的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)移动通讯体系中,选用的是“硬切换技能”,该技能使体系在切换进程中大约丢掉300ms的信息,一起占用信道资源较多。

  美国高通公司开发的CDMAIS-95无线通讯体系运用了“软切换技能”,软切换进程不丢掉信息、不中止通讯,还可添加CDMA体系的容量。可是,软切换技能只处理了终端在运用相同载波频率的小区或扇区间切换的问题,关于不同载波的基站之间,FDDCDMA体系依然只能运用硬切换办法。并且,处于切换进程中的每一个终端要一起接纳来自两个或三个基站的信息,并在反向链路中向这些基站发送相应信息,这占用了较多的通讯设备和信道,形成体系资源的糟蹋。

  而在TD-SCDMA体系中,选用了一种新的越区切换办法,即“接力切换”。TD-SCDMA的共同之处是运用了智能天线取得用户终端的方位(DOA),选用同步CDMA技能取得用户终端与基站间的间隔。若将这两个信息予以归纳,基站就能够确认用户终端的详细方位,然后为接力切换奠定了根底。接力切换不丢掉信息、不中止通讯,节省了信道资源。

  正是由于TD-SCDMA体系选用了智能天线以及运用两个基站对终端进行定位,具有对终端准确认位的功用,所以能够完结更有用的越区切换,即所谓的“接力切换”。在接力切换的进程中,同频小区之间的两个小区的基站都将接纳同一个终端的信号,并对其定位,将确认或许切换区域的定位成果向基站操控器陈述,完结向方针基站的切换,克服了“软切换”糟蹋信道资源的缺陷。接力切换不只具有上述的“软切换”功用,并且能够运用在不同载波频率的TD-SCDMA基站之间,乃至能够在TD-SCDMA体系与其它移动通讯体系(如GSM、CDMAIS-95等)的基站之间,完结不丢掉信息、不中止通讯的抱负的越区切换。在一般状况下,“接力切换”与“软切换”比较较,能够使体系容量添加一倍以上。

TD-SCDMA体系的智能天线技能

  • 智能天线的底子概念

      近年来,智能天线技能现已成为移动通讯中最具有吸引力的技能之一。智能天线选用空分多址(SDMA)技能,运用信号在传输方向上的不同,将同频率或一起隙、同码道的信号区别开来,最大极限地运用有限的信道资源。与无方向性天线比较较,其上、下行链路的天线增益大大进步,下降了发射功率电平,进步了信噪比,有用地克服了信道传输式微的影响。一起,由于天线波瓣直接指向用户,减小了与本小区内其它用户之间,以及与相邻小区用户之间的搅扰,并且也削减了移动通讯信道的多径效应。CDMA体系是个功率受限体系,智能天线的运用到达了进步天线增益和削减体系搅扰两大意图,然后明显地扩展了体系容量,进步了频谱运用率。

      智能天线在本质上是运用多个天线单元空间的正交性,即空分多址复用(SDMA)功用,来进步体系的容量和频谱运用率。这样,TD-SCDMA体系充分运用了CDMA、TDMA、FDMA和SDMA这四种多址办法的技能优势,使体系功用最佳化。

      智能天线的中心在于数字信号处理部分,它依据必定的原则,使天线阵发生定向波束指向用户,并自动地调整系数以完结所需的空间滤波。智能天线需要处理的两个要害问题是辨识信号的方向和数字赋形的完结。

  • 智能天线的作业原理

      TD-SCDMA的智能天线运用一个环形天线阵,由8个完全相同的天线元素均匀地散布在一个半径为R的圆上所组成。智能天线的功用是由天线阵及与其相连接的基带数字信号处理部分一起完结的。该智能天线的仰角方向辐射图形与每个天线元相同。在方位角的方向图由基带处理器操控,可一起发生多个波束,依照通讯用户的散布,在360°的规模内恣意赋形。为了消除搅扰,波束赋形时还能够在有搅扰的当地设置零点,该零点处的天线辐射电平要比最大辐射方向低约40dB。TD-SCDMA运用的智能天线当N=8时,比无方向性的单振子天线的增益别离大9dB(对接纳)和18dB(对发射)。每个振子的增益为8dB,则该天线的最大接纳增益为17dB,最大发射增益为26dB。由于基站智能天线的发射增益要比接纳增益大得多,关于传输非对称的IP等数据、下载较大事务信息是十分合适的。

  • 智能天线的首要功用

      依据以上底子原理,在CDMA体系(无论是TDD或FDD办法)中,选用智能天线和波束赋形技能,能够在多个方面大大改进通讯体系的功用,概括地讲首要有:进步了基站接纳机的灵敏度,进步了基站发射机的等效发射功率,下降了体系的搅扰,添加了CDMA体系的容量,改进了小区的掩盖,下降了无线基站的本钱。

      由于选用智能天线后,运用波束赋形技能明显进步了基站的接纳灵敏度和等效发射功率,能够大大下降体系内部的搅扰和相邻小区之间的搅扰,然后使体系容量扩展一倍以上;一起也能够使事务高密度的市区和市郊所要求的基站数目削减。在事务稀疏的村庄,无线掩盖规模将添加一倍,这也意味着在所掩盖的区域的基站数目降至一般状况的1/4。天线增益的进步也能够下降高频功率放大器(HPA)的线性输出功率。由于HPA的费用占收发信机本钱的首要部分。所以,智能天线的选用将明显下降运营本钱、进步体系的经济效益。

TD-SCDMA网络的优势有哪些?

  比较与WCDMA和CDMA2000网络,TD-SCDMA网络是TDD和CDMA、TDMA技能完美结合,有很好技能优势:榜首个优势,频谱运用率高,只需要一个1.6M带宽就可通讯;第二个优势,TD-SCDMA选用智能天线、软件无线电等很多先进技能,能够进步体系容量;第三个优势,TD-SCDMA更合适传输不对称的互联网事务。从全球频率区分来看,各国都为TDD预留了频段,从这意义上来说,只要TD-SCDMA才有或许完结全球周游。

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