TD-SCDMA

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同义词 TD-SCDMA系统一般指TD-SCDMA
TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步码分多址) 的简称,中国提出的第三代移动通信标准(简称3G),也是ITU批准的三个3G标准中的一个,以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。是我国电信史上重要的里程碑。(相对于另两个主要3G标准CDMA2000WCDMA,它的起步较晚,技术不够成熟。)根据野村证券的统计,截至2014年底,TD-SCDMA网络建设累计投资超过1880亿元。加上中国移动投入的终端补贴、营销资源,保守估计投入远远超过2000亿元。[1] 
中文名
时分同步码分多址
外文名
Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access
简    称
TD-SCDMA
标    准
CDMA2000WCDMA

TD-SCDMA历史沿革

TD-SCDMA TD-SCDMA
1998年1月,关于候选技术提交和中国确定3G候选技术策略的香山会议召开了。在此次会议上来自全国高校的教授和研究院所分别介绍了各自在3G技术研究方面的一些基础和观点,其中包括提出TD-SCDMA技术的邮电部电信科学技术研究院——后来的大唐电信
参加会议的有二三十人,争论得非常厉害,90%都持怀疑态度。人家怀疑是有道理的,国际标准从来都是外国人的天下,搞移动通信标准,成本非常高,难度非常大,我们国家没有这个先例,能否玩得起这个游戏?”争议声中,时任邮电部科技委主任宋直元拍板:“中国发展移动通信事业不能永远靠国外的技术,总得有个第一次。第一次可能不会成功,但会留下宝贵的经验。我支持他们把TD-SCDMA提到国际上去。如果真失败了,我们也看作是一次胜利,一次中国人敢于创新的尝试,也为国家作出了贡献。”至此,“香山会议”为TD-SCDMA一锤定音(脑门一拍)。[1] 
TD-SCDMA的发展过程始于1998年初,在当时的邮电部科技司的直接
TD网络设备 TD网络设备
领导下,由原电信科学技术研究院组织队伍在SCDMA技术的基础上,研究和起草符合IMT-2000要求的中国的TD-SCDMA建议草案。该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换时分双工为主要特点,于ITU征集IMT-2000第三代移动通信无线传输技术候选方案的截止日1998年6月30日提交到ITU,从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。ITU综合了各评估组的评估结果。
1999年5月,加入3GPP以后,CWTS(中国无线通信标准研究组)作为代表中国的区域性标准化组织经过4个月的充分准备,并与3GPPPCG(项目协调组)、TSG(技术规范组)进行了大量协调工作后,在同年9月向3GPP建议将TD-SCDMA纳入3GPP标准规范的工作内容。
1999年11月赫尔辛基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月伊斯坦布尔的ITU-R全会上,TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一。
1999年12月在法国尼斯的3GPP会议上,中国的提案被3GPPTSGRAN(无线接入网)全会所接受,正式确定将TD-SCDMA纳入到Release 2000(后拆分为R4R5)的工作计划中,并将TD-SCDMA简称为LCRTDD(Low Code Rate,即低码片速率TDD方案)。
2001年3月棕榈泉RAN全会上,经过一年多的时间,经历了几十次
为适应中国移动TD-SCDMA网络而开发的手机
为适应中国移动TD-SCDMA网络而开发的手机 (19张)
工作组会议几百篇提交文稿的讨论,随着包含TD-SCDMA标准在内的3GPPR4版本规范的正式发布,TD-SCDMA在3GPP中的融合工作达到了第一个目标。
2005年,第一个TD-SCDMA试验网依托重庆邮电大学无线通信研究所,在重庆进行第一次实际入网实验。[1] 
2006年,罗马尼亚建成了TD-SCDMA试验网。
2007年,韩国最大的移动通信运营商韩国SK电讯在首都首尔建成了TD-SCDMA试验网。同年,欧洲第二大电信运营商法国电信建成了TD-SCDMA试验网。
2007年10月,日本电信运营商IP Mobile原本计划建设并运营TD-SCDMA网络,但该公司最终受限于资金困境而破产。
2008年1月,中国移动在中国北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门、秦皇岛市建成了TD-SCDMA试验网;中国电信集团股份有限公司在中国保定市建成了TD-SCDMA试验网;原中国网络通信集团公司(现中国联合网络通信集团股份有限公司)在中国青岛市建成了TD-SCDMA试验网。
2008年4月1日,中国移动在中国北京、上海、天津、沈阳、青岛、广州、深圳、厦门、秦皇岛和保定等10个城市启动TD-SCDMA社会化业务测试和试商用。
2008年9月,中国普天信息产业集团公司为意大利的一家通信公司MYWAVE建设了TD-SCDMA试验网,该网络于9月12日建成并开通;从建设工程仅为11天推算,应为小型企业网。
2008年9月12日,中国移动在网站上公布《中国移动扩大的TD-SCDMA规模网络技术应用试验网二期工程无线网设备采购招标公告》,正式启动国产3G标准TD-SCDMA的二期招标工作。根据安排,这次招标将覆盖28个城市,分别是石家庄、太原、呼和浩特、大连、长春、哈尔滨、南京、杭州、宁波、合肥、福州、南昌、济南、郑州、武汉、长沙、南宁、海口、重庆、成都、贵阳、昆明、拉萨、西安、兰州、西宁、银川和乌鲁木齐。这意味着,这些城市的居民可以成为下一批体验国产3G服务的用户。
截至2008年年末,在中国使用TD-SCDMA网络的3G手机用户已达到41.9万人。但是TD-SCDMA手机放号首日即出现诸多问题,如网络建设尚未完善、功能尚未全部开发等,因而不少手机用户仍然持观望态度。
2009年1月7日,中国政府正式向中国移动颁发了TD-SCDMA业务的经营许可,中国移动也已经开始在中国的28个直辖市、省会城市和计划单列市进行TD-SCDMA的二期网络建设,预计于2009年6月建成并投入商业化运营。该公司计划到2011年,TD-SCDMA网络能够覆盖中国大陆100%的地市。当中国移动受命组建TD-SCDMA网时,便明确这张网只是一张过渡网络,要求制造商在组网时必须兼容TD-LTE(第四代移动通信的两大标准之一,另一标准为LTE FDD),TD-SCDMA的命运就早已注定。
截至2010年12月末,根据三大运营商各自公布的口径简单相加,中国共有3G用户4705.2万户,其中中国联通1406万,占29.88%;中国电信1229万,占26.12%;中国移动2070.2万,占44.00%。)至此,TD-SCDMA不论在形式上还是在实质上,都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受,形成了真正的国际标准。[1] 
2013年,中国移动上马4G时明确将4G的语音服务回落到2G(第二代移动通信)网而不是3G网时,TD-SCDMA就已被放弃了。
TD-SCDMA网络可能是有史以来最短命的一张3G(第三代移动通信)网络。随着4G时代的到来,中国移动将不再追加TD-SCDMA的新建投资。TD-SCDMA网络未来的目标是维护以保持网络稳定,逐步将过去发展的TD-SCDMA用户过渡到4G(第四代移动通信)网络上。这意味着从现在开始,TD-SCDMA网络将走向自然衰亡。上距2009年1月3G牌照发放,TD-SCDMA网络从2万个基站开始踏上商用之路,不过短短五年。[2] 

TD-SCDMA技术特点

TD-SCDMA标准是中国制定的3G标准。原标准研究方为西门子。为了独立出WCDMA,西门子将其核心专利卖给了大唐电信。之后在加入3G标准时,信息产业部(现工业信息部)官员以爱立信,诺基亚等电信设备制造厂商在中国的市场为条件,要求他们给予支持。1998年6月29日,原中国邮电部电信科学技术研究院(现大唐电信科技产业集团)向ITU提出了该标准。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电(SDR)等技术融于其中。另外,由于中国庞大的通信市场,该标准受到各大主要电信设备制造厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以生产支持TD-SCDMA标准的电信设备。
TD-SCDMA在频谱利用率、频率灵活性、对业务支持具有多样性及成本等方面有独特优势。
TD-SCDMA由于采用时分双工,上行和下行信道特性基本一致,因此,基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。此外,TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势,而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点,可以减少用户间干扰,从而提高频谱利用率。
TD-SCDMA还具有TDMA的优点,可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例,特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。但是这种上行下行转换点的可变性给同频组网增加了一定的复杂性。
TD-SCDMA是时分双工,不需要成对的频带。因此,和另外两种频分双工的3G标准相比,在频率资源的划分上更加灵活。
一般认为,TD-SCDMA由于智能天线和同步CDMA技术的采用,可以大大简化系统的复杂性,适合采用软件无线电技术,因此,设备造价可望更低。
但是,由于时分双工体制自身的缺点,TD-SCDMA被认为在终端允许移动速度和小区覆盖半径等方面落后于频分双工体制。同时由于其相对其他3G系统的窄带宽,导致出现扰码短,并且扰码少,在网络侧基本通过扰码来识别小区成为了理论可能。现以仅仅只能通过9个频点来做小区的区分,每个载波仅1.6M带宽,导致空口速率远低于CDMA和CDMA2000。 根据实际测试,中国移动部署的TD-SCDMA网在网络速度、稳定性方面较W-CDMA网和CDMA2000网为差。
TD-SCDMA采用不需成对频率的TDD双工模式以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式,使用1.28 Mcps的低码片速率,扩频带宽为1.6 MHz(在1.6 MHz带宽上理论峰值速率可达到2.8 Mbps),同时采用了智能天线、联合检测、上行同步、接力切换、动态信道分配等先进技术。
TD-SCDMA技术特点有:
  1. 采用综合的寻址(多址)方式
    TD-SCDMA空中接口采用了四种多址技术:TDMACDMAFDMASDMA(智能天线)。
    综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度,得到可以动态调整的最优资源分配。
  2. 灵活的上下行时隙配置
    灵活的时隙上下行配置可以随时满足用户打电话、网页浏览、下载文件、视频业务等需求,保证用户清晰、畅通地享受3G业务。
  3. 克服呼吸效应和远近效应
    呼吸效应是指在CDMA系统中,当一个小区的干扰信号很强时,基站的实际有效覆盖面积会缩小;当一个小区的干扰信号很弱时,基站的实际有效覆盖面积就会增大。导致呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统,用户增加导致干扰增加而影响覆盖。
同时,TD只可以同时在线500人,是个问题。[1] 

TD-SCDMA3G三种制式

中国要发放TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三张牌照,将分属中国移动中国联通中国电信
2012年1月中国移动TD-SCDMA 3G用户增至5394万。中国联通WCDMA 3G用户增至4307万。中国电信CDMA2000 3G用户增至3870万。但中国移动3G用户统计中包括TD无线上网、TD无线固话座机等,3G网络中联通增速最快,居行业第一。[1] 

TD-SCDMATD-SCDMA

特点:全称Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA),在频谱利用率、对业务支持具有灵活性等独特优势。
优势:中国自有3G技术,获政府支持[1] 

TD-SCDMAWCDMA

特点:全称为Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,WCDMA是当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种3G标准。已有538个WCDMA运营商在246个国家和地区开通了WCDMA网络,3G商用市场份额超过80%,而WCDMA向下兼容的GSM网络已覆盖184个国家,遍布全球。WCDMA用户数已超过6亿。
优势:有较高的扩频增益,发展空间较大,全球漫游能力最强,技术成熟性最佳。[1] 

TD-SCDMACDMA2000

特点:CDMA2000是由宽带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,由美国高通公司 为主导提出。
优势:可以从原有的CDMA1X直接升级到3G,建设成本低廉。
说联通的WCDMA比移动的TD好,也不完全对,各有各的特点。
TD-SCDMA是中国自主3G标准,2000年5月,ITU(国际电信联盟)公布TD-SCDMA正式成为ITU第三代移动通信标准3G国际标准的一个组成部分,与欧洲WCDMA、美国CDMA2000并列为三大主流3G国际标准。TD-SCDMA于2008年4月1日试商用。
TD-HSDPA是TD-SCDMA的下一步演进技术,采用TDD方式。作为后3G的HSDPA技术可以同时适用于WCDMA和TD-SCDMA两种不同制式。
TD-HSDPA之后,TD也将实现TD-HSUPA,实现2.2Mbps的上行速率,最后将演进到LTE TDD。
WCDMA是GSM的升级(GSM是2G技术,其演进是GSM、GPRS、EDGE、WCDMA),同时也是全球3G技术中用户最广(GSM系技术拥有全球85%移动用户)、技术和商业应用最成熟的。WCDMA运营商遵循WCDMA、HSPA、LTE演进路线。
HSDPA和HSUPA统称HSPA,后者上行速率更快,中国联通采用HSPA技术,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+技术也已经开始在澳大利亚、新加坡等地开始建设,速率高达21Mbps。[1] 

TD-SCDMA标准现状

TD-SCDMA现状介绍

自2001年3月3GPPR4发布后,TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。在R4标准发布之后的两年多时间里,大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起,又经过无数次会议讨论、邮件组讨论,通过提交的大量文稿,对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善,使得到目前为止的TD-SCDMAR4规范达到了相当稳定和成熟的程度。
在3GPP的体系框架下,经过融合完善后,由于双工方式的差别,TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在:在核心网方面,TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范,包括核心网与无线接入网之间采用相同的Iu接口;在空中接口高层协议栈上,TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等,也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。
2006年1月20日国家信息产业部规定TD-SCDMA为中国移动通信行业标准。[1] 

TD-SCDMA后续发展

3G技术和系统蓬勃发展之际,不论是各个设备制造商、运营商,还是各个研究机构、政府、ITU,都已经开始对3G以后的技术发展方向展开研究。在ITU认定的几个技术发展方向中,包含了智能天线技术和TDD时分双工技术,认为这两种技术都是以后技术发展的趋势,而智能天线和TDD时分双工这两项技术,在目前的TD-SCDMA标准体系中已经得到了很好的体现和应用,从这一点中,也能够看到TD-SCDMA标准的技术有相当的发展前途。
另外,在R4之后的3GPP版本发布中,TD-SCDMA标准也不同程度地引入了新的技术特性,用以进一步提高系统的性能,其中主要包括:通过空中接口实现基站之间的同步,作为基站同步的另一个备用方案,尤其适用于紧急情况下对于通信网可靠性的保证;终端定位功能,可以通过智能天线,利用信号到达角对终端用户位置定位,以便更好地提供基于位置的服务;高速下行分组接入,采用混合自动重传、自适应调制编码,实现高速率下行分组业务支持;多天线输入输出技术(MIMO),采用基站和终端多天线技术和信号处理,提高无线系统性能;上行增强技术,采用自适应调制和编码、混合ARQ技术、对专用/共享资源的快速分配以及相应的物理层和高层信令支持的机制,增强上行信道和业务能力。
在政府和运营商的全力支持下,TD-SCDMA产业联盟产业链已基本建立起来,产品的开发也得到进一步的推动,越来越多的设备制造商纷纷投入到TD-SCDMA产品的开发阵营中来。随着设备开发、现场试验的大规模开展,TD-SCDMA标准也必将得到进一步的验证和加强。[1] 
TD-SCDMA向TD-LTE过渡
随着越来越多的用户购买带4G网络连接的新型手机,LTE网络的全球部署将继续保持增长态势。目前,LTE网络已覆盖全球主要城市,且覆盖面正迅速扩大。大部分市场是从CDMAWCDMA过渡到LTE网络,而中国市场较为独特,正在从TD-SCDMA过渡到TD-LTE网络。[1] 

TD-SCDMA产业联盟

为了加快TD-SCDMA的产业化进程,早日形成完整的产业链和多厂家供货环境,2002年10月30日,TD-SCDMA产业联盟在北京成立。TD-SCDMA产业联盟的成员企业由最初的7家,发展到目前的48家企业,覆盖了TD-SCDMA产业链从系统芯片终端到测试仪表的各个环节。[1] 

TD-SCDMA联盟性质

TD-SCDMA产业联盟是一个由积极投身于TD-SCDMA事业,从事TD-SCDMA标准及产品的研究、开发、生产、制造、服务的企、事业单位自愿组成的社会团体。[1] 

TD-SCDMA联盟宗旨

整合及协调产业资源,提升联盟内移动通信企业的研究开发、生产制造水平,促进TD-SCDMA通信产业的快速健康发展,实现TD-SCDMA在中国及全球通信市场的推广和应用。[1] 

TD-SCDMA联盟业务范围

TD-SCDMA产业联盟主要围绕TD-SCDMA技术进行标准的推进与完善以及产业的管理和协调,促进企业间资源共享和互惠互利,建议政府制定有利于TD-SCDMA发展的重大产业政策,提升联盟内通信企业的群体竞争力。
TD-SCDMA产业联盟内部贯彻统一的知识产权管理政策,技术信息和市场资讯高度共享,通过密切的沟通,合理的分工,推动TD-SCDMA产业快速健康发展。[1] 

TD-SCDMA联盟成员

华立集团有限公司
联想(北京)有限公司
北京天碁科技有限公司
重庆重邮信科股份有限公司
凯明信息科技股份有限公司
展讯通讯(上海)有限公司
上海迪比特实业有限公司
UT斯达康公司
中山市通宇通讯设备有限公司
广州市新邮通信设备有限公司
鼎芯通讯(上海)有限公司
京信通信技术(广州)有限公司
锐迪科微电子(上海)有限公司
北京汉铭信通科技有限公司
深圳市长方网络技术有限公司
希姆通信息技术(上海)有限公司
龙旗控股有限公司.
[1] 

TD-SCDMA切换技术

TD-SCDMA优点

频谱利用率高 TD一个载频 1.6MHz,而FD一个载频 5MHz。
⒉对功控要求低 TD 0~200Hz,FD 1500Hz
⒊采用了智能天线和联合检测 引入了所谓的空间分集,但效果如何,还待验证
⒋避免了呼吸效应 TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划
⒌支持多种通信接口:TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、IuR多种接口要求,基站子系统既可作为2G和2.5G的GSM基站的扩容,又可作为3G网中的基站子系统,能同时兼顾现在的需求和未来长远的发展。[1] 

TD-SCDMA缺点

同步要求高 TD需要GPS同步,同步的准确程度影响整个系统是否正常工作
⒉码资源受限 TD 只有16个码,远远少于业务需求所需要的码数量
干扰问题 上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰
移动速度较慢 TD 120KM/H FD 500KM/H[1] 

TD-SCDMA无线上网

目前可以在以下城市使用3G/TD-SCDMA无线上网网络:北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门,保定,青岛和秦皇岛10个城市,在没有TD-SCDMA网络情况下将自动转换为GPRS网络进行无线上网。北京五环以内有TD信号,可覆盖至五环外1-5km,五环以外的大型居住社区和县区所在地(上地,回龙观等,县城等)均有覆盖。上海外环以内有TD-SCDMA信号。天津主城,广州城区大部等具有TD网络覆盖。在TD信号好的情况下无线上网实际下载速度在30-60K/S之间,相当于512K ADSL宽带网速。目前TD无线上网业务成为中国移动第二重点发展方向,目前重点在TD-LTE。[1] 

TD-SCDMA上网本

目前中国移动已与各大知名电脑厂商定制发行了可支持TD-SCDMA网络无线上网的迷你电脑(上网本),TD上网本属于PC厂商推出较低端产品系列,其中低价格的和节能的x86和ARM处理器是上网本根本,而同时在上网本内植入了TD上网模块,省去了价格较高的数据卡费用,加上未来中国移动对于TD上网本的数据流量费用补贴,其总成本并不会很高。TD上网本屏幕大小在7到10.2英寸左右。[1] 

TD-SCDMA无线固话

TD移动无线座机业务,基于中国移动的TD/GSM无线网络,可以实现双网络的自动切换(一机双号:一移动一固话),以保证用户获取稳定的信号。TD无线座机业务提供的家庭服务内涵十分丰富,除了可以实现短号码呼叫、家庭成员多方通话等传统固话功能,以TD-SCDMA技术为依托,将其他TD业务嵌入到这个业务中。
无线固话分两种:一种是固话样式(收发短信均可),一种是手机样式(收发短信均可) 和小灵通一样。[1] 

TD-SCDMA关键技术

TD-SCDMA如何找到

打TD-SCDMA手机时,如何找到你?——综合的寻址(多址)方式
1、TD-SCDMA空中接口采用了四种多址技术: TDMA,CDMA,FDMA,SDMA(智能天线)。
2、综合利用四种技术资源分配时在不同角度上的自由度,得到可以动态调整的最优资源分配。[1] 

TD-SCDMA灵活的配置

灵活的时隙上下行配置可以随时满足您打电话,上网浏览、下载文件、视频业务等的需求,保证您清晰、畅通享受3G业务。[1] 

TD-SCDMA克服呼吸效应

什么是呼吸效应?在CDMA系统中,当一个小区内的干扰信号很强时,基站的实际有效覆盖面积就会缩小;当一个小区的干扰信号很弱时,基站的实际有效覆盖面积就会增大。简言之,呼吸效应表现为覆盖半径随用户数目的增加而收缩。导致呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统,用户增加导致干扰增加而影响覆盖。
对于TD-SCDMA而言,通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰,在单时隙中采用CDMA技术提高系统容量,而通过联合检测和智能天线技术(SDMA技术)克服单时隙中多个用户之间的干扰,因而产生呼吸效应的因素显著降低,因而TD系统不再是一个干扰受限系统(自干扰系统),覆盖半径不像CDMA那样因用户数的增加而显著缩小,因而可认为TD系统没有呼吸效应。
什么是远近效应?由于手机用户在一个小区内是随机分布的,而且是经常变化的,同一手机用户可能有时处在小区的边缘,有时靠近基站。如果手机的发射功率按照最大通信距离设计,则当手机靠近基站时,功率必定有过剩,而且形成有害的电磁辐射。解决这个问题的方法是根据通信距离的不同,实时地调整手机的发射功率,即功率控制。
功率控制的原则是,当信道的传播条件突然变好时,功率控制单元应在几微秒内快速响应,以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰;相反当传播条件突然变坏时,功率调整的速度可以相对慢一些。也就是说,宁愿单个用户的信号质量短时间恶化,也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。[1] 

TD-SCDMA智能天线

(Smart Antenna)
在TD-SCDMA系统中,基站系统通过数字信号处理技术与自适应算法,使智能天线动态地在覆盖空间中形成针对特定用户的定向波束,充分利用下行信号能量并最大程度的抑制干扰信号。基站通过智能天线可在整个小区内跟踪终端的移动,这样终端得到的信噪比得到了极大的改善,提高业务质量。[1] 

TD-SCDMA动态信道分配

(DCA,Dynamic Channel Allocation)
首先了解一下什么是信道?信道就是你打电话时占用的通信链路(线路)资源,如同你开车在马路上行驶时,你所使用的车道、交通标志、红绿灯信号等,这些资源对于你行车是必不可少的;在TD-SCDMA通信时,信道使用频率、时隙(时间)、码字等表征所使用的无线资源。
动态信道分配,就是根据用户的需要进行实时动态的资源(频率、时隙、码字等)分配。
从2001年以来TD-SCDMA的演进路线如图1所示。
图1 TD-SCDMA的演进路线图 图1 TD-SCDMA的演进路线图
  • 第一阶段:
TD-SCDMA基础版本为3GPP R4,主要是以实现话音和中低速数据业务为主。
  • 第二阶段:
增强版本:指TD-SCDMA的3GPP R5/R6/R7。增强技术以HSDPAHSUPAMBMS(包含优化的MBMS)、HSPA+为代表。
  • 第三阶段:TD-LTE为长期演进阶段
TD-LTE在基本多址接入技术的基础上引入OFDM,取代CDMA
在智能天线(SA)基础上进一步引入MIMO技术,形成SA+MIMO的先进多天线技术;使性能获得5~6倍(3GPP R6)版本的提升。同时确保平滑演进。
  • 第四阶段:4G(IMT-Advanced)TDD标准
在技术上基于OFDM,并进一步增强。确保后向兼容,使TD产业平滑演进。
针对NGMN4G的需求,相对TD-LTE功能和性能有明显的提升。
针对TDD特点在无线接口进行独立优化,TDD/FDD采用统一的网络架构和分层。
4G-TDD系统满足独立大规模组网的需求。
虽然TD-SCDMA通过中国移动已经开展了全国范围内的商用,但是新一轮移动通信标准和技术发展的浪潮已经兴起,围绕3G增强、LTEB3G4G(IMT-Advanced)的竞争态势已经形成。这对TD-SCDMA及其演进技术标准而言既是严峻的挑战也是难得的发展机遇。
动态信道分配的优点:
  1. 无需网络规划中的信道预规划。
  2. 可以自动适应网络中负载和干扰的变化等。
动态信道分配(DCA)根据调节速率分为:慢速DCA和快速DCA。
慢速DCA将无线信道分配至小区范围,而快速DCA将信道分至业务。RNC负责小区可用资源的管理,并将其动态分配给用户。RNC分配资源的方式取决于系统负荷、业务QoS要求等参数。目前DCA最多的是基于干扰测量的算法,这种算法将根据用户移动终端反馈的干扰实时测量结果分配信道。[1] 

TD-SCDMA中国移动

第一阶段招标结果
招标时间:2008年2月
类别 国别 厂商 品牌 型号 数量
手机 国内 新邮通 新邮通 N268 21000
海信手机 海信 T68 10500
联想电子 联想 TD800 10500
中兴通讯 中兴 U980 9000
宇龙酷派 宇龙酷派 6260
国外 三星电子 三星 L288 4500
LG电子 LG KD876 4500
上网卡 国内 中兴通讯 中兴 10000
大唐移动 大唐 5000
CDMA2000和WCDMA 、TD-SCDMA区别
⒈ CDMA2000 是 TIA 标准组织用于指代第三代 CDMA 的名称。适用于 3G CDMA 的 TIA 规范称为 IS-2000,该技术本身被称为 CDMA2000。
CDMA2000 的第一阶段也称为 1x,其使拥有现有 IS-95 系统的通信公司能将其整体系统容量增加一倍,并可将数据速率增加到高达 614kbps。
比 1x 更高的 CDMA2000 技术进展包括 1xEV (高速数据速率)。
由 QCT 推出的 MSM5000? 芯片组 CDMA2000 解决方案向下兼容 cdmaOne (IS-95 CDMA)。
CDMA2000标准由3GPP2组织制订,版本包括Release 0、Release A、EV-DO和EV-DV,Release 0的主要特点是沿用基于ANSI-41D的核心网,在无线接入网和核心网增加支持分组业务的网络实体,此版本已经稳定。联通即将开通的CDMA二期工程采用的就是这个版本,单载波最高上下行速率可以达到153.6kbit/s。Release A是Release 0的加强,单载波最高速率可以达到307.2kbit/s,并且支持话音业务和分组业务的并发。EV-DO采用单独的载波支持数据业务,可以在1.25MHz的标准载波中,同时提供话音和高速分组数据业务,最高速率可达3.1Mbit/s
⒉WCDMA全名是Wideband CDMA,中文译名为“宽带分码多工存取”,它可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率,在高速移 动的状态,可提供384Kbps的传输速率,在低速或是室内环境下,则可提供高达2Mbps的传输速率。而GSM系统目前只能传送9.6Kbps,固定线路Modem也只是56Kbps的速率,由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。
此外,在同一些传输通道中,它还可以提供电路交换和分包交换的服务,因此,消费者可以同时利用交换方式接听电话,然后以分包交换方式访问因特网,这样的技术可以提高移 动电话的使用效率,使得我们可以超过越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。
在费用方面,WCDMA因为是借助分包交换的技术,所以,网络使用的费用不是以接入的时间计算,而是以消费者的数据传输量来定。
欧洲美国和日本制造公司的共同努力下,日本NTT DoCoMo的WCDMA测试系统,已在2001年商业化,大家可以看到所谓的第三代行动通讯给用户带来的便利了。
⒊ TD-SCDMA,该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外,由于中国内的庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。[1] 

TD-SCDMA中国移动建设

中移动210亿元支持TD建设 28城市将建3G网络
从采购规模上来看,TD-SCDMA二期建设计划部署2.3万个无线基站,按照无线载扇计算则为16万。此前中国移动总裁王建宙曾向腾讯科技介绍,TD-SCDMA的一期组网共投资150亿元,建设了1.6万个基站。如果按照同样的价格指数来推算,二期建网投资应在210亿元左右。
中国移动在招标中要求投标企业能够积极投身参与TD-SCDMA无线网设备及技术的研究开发,并有一定的TD-SCDMA无线网设备生产、供货和售后服务能力,此外,还需要投标产品具有工业和信息化部(或原信息产业部)颁发的关于TD-SCDMA无线网设备产品的电信设备进网许可证。招标要求中明确规定“投标TD-SCDMA无线网设备应满足中国移动技术规范要求,并且为成熟、稳定的商用产品。”
根据第一期试商用时中国移动委托第三方调查机构所进行的调查,目前TD-SCDMA所存在的最大问题其实来自于终端和网络覆盖,此外,基站等设备也不够成熟。
随着TD-SCDMA试商用进程加速,面对二期招标的消息,各设备厂商也做出了相应的反馈,在一期招标中,所获份额较多的中兴通讯、大唐移动、上海贝尔阿尔卡特、新邮通、烽火、普天等企业将继续参加二期招标,但华为和诺基亚西门子的合资公司鼎桥则将退出,而由华为和诺基亚分别参与。
在工业和信息化部、中国移动的推动下,针对TD-SCDMA的研发也已经成为设备厂商的必修课,不久前,大唐移动联合十几所高校开展了TD-SCDMA技术的专项研究,而近日又宣布和上海贝尔阿尔卡特签署了一项研发TD-SCDMA技术的战略合作协议。中国移动表示,已经在TD-SCDMA的演进方面进行了长期规划,与国内外多家运营商、设备商共同探索TD-LTE(相当于TD演进后的4G技术[1] 

TD-SCDMA频率和码规划

TD-SCDMA系统占用15MHz频谱,其中2010MHz~2025MHz为一阶段频段,干扰小,划分为3个5MHz的频段。每个载频占用带宽为1.6MHz,因此对于5M、10M、15M带宽,分别可支持3、6、9个载频,可以同频组网或异频组网。同频组网频谱利用率高,邻小区同频干扰大,需损失一定容量换取性能改善;异频组网能有效减少邻小区同频干扰的影响,改善系统性能,但频谱利用率较低,需要更多的频率资源。目前TD系统的频率规划多采用N频点方案,即每扇区配置N个载波,其中包含一个主载频、N-1个辅载频。公共控制信道均配置于主载频,辅载频配置业务信道。主载频和辅助载频使用相同的扰码和mi-damble码。N频点方案可以降低系统干扰,提高系统容量,改善系统同频组网性能。
TD-SCDMA系统使用具有对应关系的下行导频码、上行导频码、扰码和Midamble码。TD-SCDMA系统128个基本扰码按编号顺序分为32个组,每组4个,每个基本扰码用于下行UE区分不同的小区。在码规划中,首先确定每个逻辑小区下行导频码在32个可选码组中的对应序号,然后根据所处的序列位置在对应的4个扰码中为小区选择一个合适的扰码。基本Midamble码与扰码一一对应,可随着扰码的确定而确定。相比于WCD-MA的512个码字,TD-SCDMA系统码资源相对较少,因此TD扰码规划较WCDMA网络要求更高。[1] 

TD-SCDMA时隙规划

TD-SCDMA系统可以灵活配置上下行时隙转换点,来适应不同业务上下行流量的不对称性。合理配置上下行时隙转换点是提高系统频谱利用率的有效手段。在具体进行时隙比例规划时,可以根据业务发展状况灵活配置,根据上下行承载所占BRU比例进行时隙比例的计算。业务发展初期,适应语音业务上下对称的特点可采用3∶3(上行∶下行)的对称时隙结构;数据业务进一步发展时,可采用2∶4或1∶5的时隙结构。
时隙灵活配置在提高资源利用率的同时,可能带来相邻小区之间由于上下行时隙分配比例不一致造成的干扰。因此在网络规划与组网时,可对上下行时隙比例的分配采取如下原则,对干扰进行适当规避:⑴尽量避免任意分配上下行时隙比例,而应按照不同区域上下行业务流量要求,对大片区域采用统一的上下行时隙比例,使得这种干扰只在两个不同区域交界处发生;⑵在不同时隙比例的交界处,对于上下行时隙交叠的时隙,上行时隙容量损失比下行时隙严重,所能承载的用户较少,因此,不同时隙比例的交界处应选在有较多上行容量空余的区域;⑶应该避免相邻基站上下行时隙比例差异过大(如1∶5和5∶1相邻);⑷上下行时隙比例通常作为小区参数来配置,对于同一个扇区下的所有小区的上下行时隙比例应一致,同一基站内的多个扇区的时隙比例也最好相同。特殊情况下可以通过动态信道调整、空间隔离、避免基站天线正对和牺牲容量等方式来规避干扰。
网络规划是无线网络建设运营前的关键步骤,主要根据无线传播环境、业务、社会等多方面因素,从覆盖、容量、质量三方面对网络进行宏观配置。TD-SCDMA系统采用时分码分结合多址方式、智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配等一系列新型关键技术和无线资源算法,提高系统性能,为网络规划带来很多新特点,如不同业务的覆盖具有一致性、小区呼吸效应不明显、上下行信道配置灵活等。[1] 

TD-SCDMA覆盖规划

TD-SCDMA系统覆盖性能主要取决于两方面,一是上下行时隙转换保护长度对覆盖的限制,二是链路预算。TD-SCDMA在下行导频时隙和上行导频时隙之间有96个码片宽的保护带,限制了小区覆盖范围不能超过11.25km。如果通过DCA锁住第一个上行时隙,基站理论覆盖距离可进一步扩大。链路预算是TD-SCDMA网络覆盖规划的关键,分为上行和下行。下行链路预算复杂,且一般基站的发射功率远大于手机发射功率,因此一般通过计算上行链路来确定小区覆盖半径,然后从覆盖受限方面估计出基站数目。
TD-SCDMA链路预算指标受其独特的帧结构、TDD双工方式、智能天线、联合检测和接力切换等关键技术影响。根据TD-SCDMA独特的帧结构,要分别考虑导频信道、BCH信道等公共信道和业务信道的功率分配、干扰储备和天线增益。
实际工程设计中,TD-SCDMA系统的链路预算应根据具体无线网络传播环境、网络设计目标、厂家设备性能、具体工程参数设定等进行具体调整。[1] 

TD-SCDMA容量规划

TD-SCDMA系统采用多种关键技术使得小区内和小区外的干扰基本被抑制,因此具有更大的频谱利用率和容量。TD-SCDMA系统容量特点主要有:各种业务基本同径覆盖、小区呼吸效应不明显、接力切换没有宏分集、切换比较容易控制、上下行容量与时隙比例和最大发射功率有关。
多种干扰抑制技术的采用,使TD-SCDMA系统中的容量受限呈现出多样性(即功率受限、码资源受限和干扰受限),但以码资源受限为主。在密集城区和复杂环境中会表现为干扰受限,在一般城区、郊区、农村等环境和区域中表现为码资源受限,因此TD-SCDMA系统容量规划应针对不同环境区别对待。目前TD系统的容量估算方法主要有以下三种:公式法、BRU法和坎贝儿法。BRU法和坎贝尔法引入了基本资源单元、业务资源强度等概念,适用于TD-SCDMA这种资源受限系统,不适用于WCDMA这类干扰受限系统。WCDMA系统容量规划一般采用基于干扰受限的公式法,但计算公式和TD-SCDMA有所不同。[1] 

TD-SCDMATD现状

TD作为自主知识产权的标准,受到国家的大力支持,相关牌照发给了实力最强的中国移动.在TD产业联盟的共同努力下,TD技术越来越成熟.[1] 

TD-SCDMA4G-TD-LTE

TD-LTE即Time-Division Long-Term Evolution,是指TD-SCDMA的长期演进。无论是后续市场的需求还是作为未来10年一个具有较长竞争力的技术的需求,TD-LTE都得到了大家的一致关注。
早在2004年11月份3GPP魁北克的会议上,3GPP决定开始3G系统的长期演进(Long Term Evolution)的研究项目。世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式,开始形成对LTE系统的初步需求:
作为一种先进的技术,LTE需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率,并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进,同时为使用户能够获得“Always Online”的体验,需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统(2G/2.5G/3G)共存。
为此,现有系统在很多方面需要作出改变:
在无线接入网(RAN)侧,将由CDMA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的 OFDM(正交频分调制)技术。OFDM技术源于20世纪60年代,其后不断完善和发展,90年代后随着信号处理技术的发展,在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点,是公认的未来4G储备技术。
为进一步提高频谱效率,MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。MIMO技术利用多天线系统的空间信道特性,能同时传输多个数据流,从而有效提高数据速率和频谱效率。
为了降低控制和用户平面的时延,满足低时延(控制面延迟小于100ms,用户面时延小于 5ms)的要求,目前的NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化,RNC作为物理实体将不复存在,NodeB将具有RNC的部分功能,成为 eNodeB,eNodeB间通过X2接口进行网状互联,接入到CN中。这种系统的变化必将影响到网络架构的改变,SAE(系统架构的演进)也在进行中, 3GPP同时也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。
作为LTE的需求,TDD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。
在2005年6月在法国召开的3GPP会议上,以大唐移动为龙头,联合国内厂家,提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案,在同年11月,在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。
到2006年6月,LTE的可行性研究阶段基本结束,规范制定阶段开始启动。
在2007年9月,3GPP RAN37次会议上,几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧结构,同年11月在济州工作组会议上通过了LTE TDD融合技术提案,基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD(TD-SCDMA LCR/HCR)模式。在RAN 38次全会上融合帧结构方案获得通过,被正式写入3GPP标准中。
TYPE2的帧结构如下:
每个无线帧包括两个5ms的半帧,每个半帧由8个长度为0.5ms的时隙和3个特殊时隙(DwPTS/GP/UpPTS)组成。3个特殊时隙总长度为1ms。每两个时隙组成一个子帧。
目前LTE TDD规范方面,物理层完成了95%,高层完成了80%,接口完成了80%,08年应能完成射频、终端一致性方面及核心网方面的规范制定。
TDD LTE系统具有如下特点:
⒈灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽;
⒉下行使用OFDMA,最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求;
⒊上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA(单载波频分复用),在保证系统性能的同时能有效降低峰均比(PAPR),减小终端发射功率,延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s;
⒋充分利用信道对称性等TDD的特性,在简化系统设计的同时提高系统性能;
⒌系统的高层总体上与FDD系统保持一致;
⒍将智能天线与MIMO技术相结合,提高系统在不同应用场景的性能;
⒎应用智能天线技术降低小区间干扰,提高小区边缘用户的服务质量;
⒏进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度,保证系统吞吐量和服务质量。
我们期待这一先进技术能够快速转化为未来实际商用的产品。
TD-LTE与美、欧切换技术的优缺点
优点
⒈频谱利用率高 TD一个载频 1.6M W一个载频 10M
⒉对功控要求低 TD 0~200MZ W 1500MZ
⒊采用了智能天线和联合测试 引入了所谓的空中分级,但效果如何,还待验证
⒋TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划,避免了呼吸效应
缺点:
⒈TD同步要求高,需要GPS同步,同步的准确程度影响整个系统是否正常工作
⒉TD 码资源受限,只有16个码,远远少于业务需求所需要的码数量
⒊干扰问题 上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰
⒋移动速度慢 TD 120KM/H W 500KM/H[1] 
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参考资料
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中国通信学会 通信技术 科技术语 科技 科学