TD-SCDMA發(fā)展路線及傳輸原理

TD-SCDMA，英文全稱為Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，即時(shí)分同步的碼分多址技術(shù)。這是中國(guó)電信行業(yè)百年來第一個(gè)完整的移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是中國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA被國(guó)際電信聯(lián)盟ITU正式列為第三代移動(dòng)通信空口技術(shù)規(guī)范之一，與歐洲的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)并稱為3G時(shí)代主流的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

TD-SCDMA采用了多種技術(shù)，如智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、接力切換、同步CDMA、軟件無線電、低碼片速率、多時(shí)隙、可變擴(kuò)頻系統(tǒng)、自適應(yīng)功率調(diào)整等。它集CDMA、TDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體，具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

TD-SCDMA以TDD模式運(yùn)作，即上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時(shí)間來區(qū)分上下行并進(jìn)行切換。這種模式的頻譜利用率高而且成本低廉，但也有一些缺點(diǎn)，如基站發(fā)射峰值功率與平均功率的比值較高，導(dǎo)致基站功耗較大，覆蓋半徑較小，抗衰落和抗多普勒頻移的性能較差，當(dāng)手機(jī)處于高速移動(dòng)的狀態(tài)下通信能力較差。因此，TD-SCDMA主要適用于時(shí)速120公里左右的移動(dòng)終端，對(duì)于高速公路及鐵路等高速移動(dòng)的環(huán)境可能不太適合。

TD-SCDMA在2001年3月正式寫入3GPP的R4版本，并在3GP開展實(shí)質(zhì)性標(biāo)準(zhǔn)化工作;在3GPPR5中引入HSDPA，R7中引入AHSUPA和MBMS等增強(qiáng)性技術(shù); 3GFPR8中引入LTE技術(shù)的同時(shí)，也延續(xù)進(jìn)行HSPA+標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。

由圖1可以看到，TD-SCDMA技術(shù)在不斷發(fā)展演進(jìn)，由最初的R4階段單終端速率394kbits，到3G增強(qiáng)型技術(shù)HSDPAHSUPA，單終端速率（單載波）為2.82.2Mits，以及采用HSPA+等高階調(diào)制技術(shù)使得速率達(dá)到4.2Mbit/s。

圖1 TD-SCDMA技術(shù)發(fā)展路線

TD-SCDMA需要基站間的嚴(yán)格同步，以降低基站間的干擾。它支持同頻切換和異頻切換，可以靈活地提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

TD-SCDMA物理信道用4層結(jié)構(gòu)：超幀、無線幀、子幀和時(shí)隙碼。一個(gè)超幀長(zhǎng)720ms，由72個(gè)無線幀組成，每個(gè)無線幀長(zhǎng)10ms。TD-SCDMA將每個(gè)無線幀分為兩個(gè)5ms的子幀，每個(gè)子幀由長(zhǎng)度675us的7個(gè)主時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙組成。3個(gè)特殊時(shí)隙分別是下行導(dǎo)頻時(shí)隙（DwPTS，75us）、上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS，125us）和保護(hù)時(shí)隙（G，75us）構(gòu)成。

在這7個(gè)主時(shí)隙中，TsO總是分配給下行鏈路，而Ts1總是分配給上行鏈路，其他時(shí)隙可作為上行鏈路的時(shí)隙，也可以作為下行鏈路的時(shí)隙。上行鏈路的時(shí)隙和下行鏈的時(shí)隙之間由一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)分開，在TD-SCDMA系統(tǒng)的每個(gè)5ms的子幀中，有兩個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)（UL到DL和DL到UL），轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置取決于小區(qū)上、下行時(shí)隙的配置，這種靈活的配置方案，特別適合不對(duì)稱業(yè)務(wù)的傳輸。

一個(gè)突發(fā)的持續(xù)時(shí)間就是一個(gè)時(shí)隙，主時(shí)隙突發(fā)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)域、一個(gè)144chips的midamble碼、L1控制信息和16chips的保護(hù)域組成，總共長(zhǎng)864chios。數(shù)據(jù)區(qū)共704碼片長(zhǎng)，數(shù)據(jù)域中每個(gè)比特用QPSK調(diào)制，擴(kuò)頻系數(shù)為1至16。midamble碼是作為訓(xùn)練序列，供多用戶檢測(cè)（聯(lián)合檢測(cè)或千擾抵消）時(shí)信道估計(jì)使用。

下行導(dǎo)頻時(shí)隙（OwPTS）由64比特正交碼組成，它是無線基站（小區(qū)）的導(dǎo)頻信號(hào)，也是下行同步的信號(hào)。而上行導(dǎo)頻時(shí)隙（UpPTS）由128比特正交碼組成，它是用戶終端（小區(qū)）的導(dǎo)頻信號(hào)，主要用做上行同步。保護(hù)時(shí)隙（G）用于保護(hù)和區(qū)分上、下行時(shí)隙，使距離較遠(yuǎn)的終端能實(shí)現(xiàn)上行同步，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，此時(shí)隙的寬度保證了小區(qū)的最大半徑可能達(dá)到10km以上。

審核編輯：黃飛