TD—SCDMA 发展现状与前景分析

摘要：该文介绍了TD-SCDMA的原理和发展现状。针对TD-SCDMA的现状，分析了TD-SCDMA的优势和前景。

关键词：TD-SCDMA；优势；3G；联合检测；接力切换

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）18-4217-03

TD-SCDMA全称Time Division-Synchronous CDMA（时分一同步码分多址），是由我国提出、国际组织ITU认可的三大国际3G标准之一，也是中国首个具有自主知识产权的通信标准。它在我国的通信发展史上具有重要的意义。2002 年 10 月 23 日，信息产业部公布 TD-SCDMA 频谱规划，为 TD-SCDMA 标准划分了（1880～1920MHz、2010～2025 MHz 及补充频段 2300～2400 MHz）总计155 MHz的非对称频段。这些丰富的频率资源，为 TD-SCDMA 的发展提供了充分的条件。

1 TD-SCDMA技术特点

相对于WCDMA， CDMA2000等其他3G技术，TD-SCDMA采用了更多的新技术，主要包括智能天线、联合检测、上行同步、动态信道分配、接力切换等，这些技术在实现大容量、高频谱利用率及抗干扰等方面起到了重要作用。

1.1 智能天线技术

智能天线也叫自适应天线，已经成为移动通信中最具有吸引力的技术之一。智能天线系统有一组天线阵列及相关的收发信机和先进的数字信号处理算法构成。它通过一组带有可编程电子相位关系的天线单元获取方向性，同时获取基站和移动台之间各链路的方向特性。它能产生空间定向波束，每个波束指向一个具体的方向，并能自动追踪移动终。通常智能天线应用于系统的Node B侧，采用空分多址接入（Space Division Multiple Access ， SDMA ），即利用多个天线单元空间的正交性和信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源；不同于传统的频分多址（FDMA ）、时分多址（TDMA ）或码分多址（CDMA ），空分多址在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径来区分。

相对于普通的全向天线，智能天线的最大优势在于其波束赋形技术：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，在接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，在发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。

总的来说，智能天线的优势表现在多方面，例如，合并多径分量，抗多径衰落，减少同信道干扰，支持高数据速率，减小中断概率和远近效应，增加系统容量，支持灵活的跨区切换，灵活小区管理等等。同时，它对移动台电池消耗更少，有较低的运营和维护成本。

1.2 联合检测技术

联合检测（JD， Joint Detection）是多用户检测（Multi-User Detection）的一种。在实际的CDMA移动通信系统中，存在多址干扰（MAI，这是由于各个用户信号之间存在一定的相关性。由个别用户产生的MAI固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，MAI就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。这些干扰破坏各个信道的正交性，降低CDMA系统的频率利用率。传统的CDMA系统信号分离方法是把MAI看作噪声处理，而没有利用该干扰不同于噪声的独特性。导致信噪比严重恶化，系统容量也随之下降。而在联合检测技术中充分的利用了MAI，它把所有用户信号视为有用信号，充分的利用MAI中的先验信息，如确知的用户信道码等，从而一步之内将所有用户的信号都分离出来。联合检测技术为通信系统带来了优于传统RAKE接收机的效果、提高了系统的容量，增加了用户数量，降低了用户设备的发射效率、成本以及故障率，削弱了“远近效应”。

在TD-SCDMA系统中，并没有单独使用联合检测技术，而是采用了智能天线和联合检测技术相结合的方法。如下图所示。

两种技术相结合，不仅充分利用了各自的优点，而且很大程度上提高了系统的容量和抗干扰性能。

1.3 上行同步技术

在CDMA移动通信系统中，下行链路总是同步的。所以一般所说同步CDMA都是指上行同步，即要求来自不同距离的不同用户终端的上行信号到达基站解调器处完全同步。它通过软件和物理层的不同设计，使正交扩频码的各个码信道在解扩时完全正交，相互间不会产生多址干扰，保证了上行链路的各个终端信号在基站解调器完全同步。对于TDD系统，上行同步能给系统带来很大的好处，对改善系统性能、简化基站接收机的设计都有好处。目前，TD-SCDMA系统采用GPS进行同步。

1.4 动态信道分配技术

在TD-SCDMA系统中，无线资源包括频率、时隙、码字、功率及空间资源，系统中的任何一条物理信道都是通过它的载频/时隙/扩频码的组合来标一记的。动态信道分配（DCA， Dynamic Channel Allocation）就是根据移动通信的实际情况和约束条件，动态地对信道进行分配。因此，DCA的途径也存在频域、时域、码域以及空间域等四种。DCA能够灵活地支

持对称和非对称业务，具有频带利用率高、不需要信道预规划、可以自动适应网络中负载和干扰的变化等优点。

1.5 接力切换

接力切换（BH， Baton Handover）是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。其原理是利用智能天线和上行同步等技术，在对UE的距离和方位进行定位的基础上，根据UE方位和距离信息作为辅助信息来判断目前UE是否移动到了可进行切换的相邻基站的临近区域。如果UE进入切换区，则RNC通知该基站做好切换的准备，同频小区之间的两个小区的基站都将接收同一终端的信号，并对其定位，将确定可能切换区域的定位结果向无线网络控制器（RNC）报告，完成向目标基站的切换。从而达到快速、可靠和高效切换的目的。接力切换巧妙地将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率结合起来，是一种具有较好系统性能优化的切换方法。

2 TD-SCDMA技术的发展现状

我国的TD-SCDMA研究与建设已经十多年了。1998年大唐电信集团代表中国提出了TD-SCDMA第三代移动通信系统标准。2000在土耳其国际电信联盟大会上，TD-SCDMA被接纳成为3G三大标准之一。2001年3月16日，在美国加利福尼亚举行的3GPP TSGRAN第11次会议，TD-SCDMA被写入3GPP R4中。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包括中国移动，中国联通，中国电信等运营商联合大唐，华为，中兴等设备商，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。 2006年，在信产部组织下在保定、青岛、厦门、北京、上海进行了3阶段的小规模试验网技术验证；2007年，10省市大规模实验网建设开始。2009年1月7日，中国移动得到了TD-SCDMA业务的经营许可，中国移动也已经始在中国的28个直辖市、省会城市和市进行TD-SCDMA的二期网络建设。2009年底，中国移动TD已经进入了三期城市的建设，TD-SCDMA网络基本遍布了全国各省市。

3 TD-SCDMA优势和发展方向

相比较于WCDMA 和 CDMA2000，TD-SCDMA具有以下几个优势：

1） 技术优势TD-SCDMA作为中国自主提出的第三代移动通信标准，是TDD和CDMA，TDMA技术的完美结合。关键技术有时分双工技术、智能天线技术，联合检测技术。时分双工技术表现为上下行切换点可变。智能天线技术和联合检测技术的结合表现在系统抗千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。

2） 业务优势。TD-SCDMA系统的帧结构被分为8个时隙，通过改变上/下行链路间时隙的转换点，能够支持上下行不对称的网络传输业务。据估计2014年话音业务和数据业务的比值达到1 ： 10的关系。而数据业务的不对称性下行数据处于支配地位对于WCDMA和CDMA2000，它的上下行数据是在两个不同的频段上面传输的，不能动态调整资源的分配，因此不能充分的利用资源，频谱效率比较低。而TD-SCDMA可以根据业务的具体情况通过时隙调度来实现动态地分配资源从而获得较高的频谱利用率。

3） 频率优势。TD-SCDMA采用TDD（时分双工）模式，只需1.6MHz带宽，上下行在同一频率，无须成对频段所以频谱利用率比较高。国际给TD-SCDMA划分的频段是50MHz我国又增加了105MHZ所以它有很大的频率资源优势。

4） 成本优势。TD-SCDMA的成本优势来源于技术优势，频率优势。TD-SCDMA在其他方面也具有成本优势。频率利用率比较高可以节省大量的频率使用费用。拥有自己的知识产权掌握核心技术使得专利费用低和终端价格低。随着TD-SCDMA产业联盟的成立，从产品的研究、开发、生产、制造到服务国内已经形成了一条产业链。这些对于降低成本对很有意义。

目前，主要是中国移动在进行TD-SCDMA网络的建设。截止2012年底，中国移动的基站总数超过107万个，客户总数超过7亿户。对于TD-SCDMA技术的推广有很大的促进。由于TD-SCDMA具有技术，频率组网，成本和市场等方面突出的优势，因此TD-SCDMA一定会表现出诱人的市场前景。

今年，市场研究机构赛诺了“2013年Q1手机安全市场现状与趋势”研究报告，对国内整体3G手机市场、各制式市场变现、不同价位产品市场表现进行了统计。在今年第一季度，我国手机销量大幅上升，达到9190万，其中3G手机的比例达到84.9%。其中，TD-SCDMA 3G手机终端市场份额大幅提升，上涨至36.8%，严重挤压了WCDMA终端市场。这也从侧面说明了TD-SCDMA的发展前景。

另外，2012年，美国众议院情报委员会报告，指控华为和中兴通讯的电信设备对美国国家安全构成威胁。华为和中兴通讯在美国再次遭到封杀。这一事件让我们意识到通信安全的重要性。TD-SCDMA是由我国自主提出，并且拥有关建技术的3G标准，不会存在这方面的问题。因此，TD-SCDMA更值得推广。

4 结束语

TD-SCDMA虽然目前在设备，技术成熟度等方面还有待完善，但它与其他两个标准相比有很大的优势。我们相信它还是有很大的前景。

参考文献：

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