TD-SCDMA單獨組網可行性分析

2019-11-03 09:13:25

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TD-SCDMA產業聯盟秘書長　楊驊

　　TD-SCDMA不但因其頻譜利用率高、系統容量大而特別適合在人口高密度地區使用，而且也可在宏小區(Macro)、微小區(Micro)及微微小區(Pico)等各種環境下使用，能夠支持各種無線網絡環境。

前期組網

　　在3G技術的定義中，FDD模式的覆蓋距離是30km，TDD方式的覆蓋距離是11km，主要是根據TDD模式下受到上行和下行保護時隙間隔的影響。但由于TD-SCDMA采用了智能天線技術，因此，在發射電平、靈敏度和FDD相同的情況下，智能天線能增加通信距離。

　　TD-SCDMA系統的覆蓋半徑主要取決于兩方面的因素：一是系統的發射電平及接收靈敏度，二是收發時間間隙，主要是上下行保護時隙的寬度以及電波傳播速度之間的關系。

　　就系統的發射電平和接受靈敏度而言，TD- SCDMA 系統與FDD系統是相同的。而且由于采用了智能天線，利用上、下行波束賦形技術，獲得了額外的系統增益，使得系統的鏈路預算要優于WCDMA系統，在同等發射功率條件下覆蓋半徑也明顯大于WCDMA系統。初步的推算為：由于TD-SCDMA的帶寬只有WCDMA的1/3，較WCDMA系統所獲得的增益為5dB，智能天線帶來的額外系統增益為9dB，但由于采用了TDD多時隙的方案，使TD-SCDMA多失去8dB，所以在相同的傳播情況下，TD-SCDMA的鏈路預算要比WCDMA系統多6dB，相當于覆蓋半徑要大50%。根據ITU規定的環境下最大通信距離的計算結果， WCDMA系統在8K的語音及384K的數據傳輸情況下的覆蓋半徑分別為10Km和5Km，而TD-SCDMA的這一數值分別為10Km和16Km，這一結果已經在1998年向ITU提交建議時一并提交，并獲得認可。而且，目前建成的演示系統也證明了上述分析的正確性。

　　就收發時間間隙而言，TD-SCDMA在進行幀結構設計時就充分考慮到了基站系統在作為宏小區應用時所需要的保護時隙，系統的設計完全能滿足廣域覆蓋要求。

　　如上圖所示TD-SCDMA幀結構中用深藍色標識的即為上下行保護時隙。它的寬度為T=75us，用于區分上下行時隙，使距離較遠的終端能實現上行同步。在TD-SCDMA系統中，此時隙的寬度保證了小區的最大半徑可能達到11Km以上。初步的推算為T>d/c(d為小區半徑，c為光速)，可以看到，保護時隙的設置是保留有充分的余量的，TD-SCDMA完全可以在宏小區(Macro)，微小區(Micro)及微微小區(Pico)等各種環境下使用。當需要的小區覆蓋半徑超過12Km時，還可以通過靈活的對保護時隙進行設置來實現基站的超遠距離覆蓋，這時有可能需要犧牲一個業務主時隙，使系統的容量降低大概16%，但由于TD-SCDMA的系統容量要遠遠大于WCDMA系統，即使犧牲了這一部分容量，也仍然可以使系統的容量比WCDMA系統高。這一技術已經在現場演示實驗網中得到了驗證。目前的演示證明，當小區的覆蓋半徑超過16Km時，仍然能保證系統穩定的傳輸。

　　可見，TD-SCDMA不但因其頻譜利用率高、系統容量大而特別適合在人口高密度地區使用，而且也可在宏小區(Macro)、微小區(Micro)及微微小區(Pico)等各種環境下使用，能夠支持各種無線網絡環境。

組網業務應用

　　TD-SCDMA由于同時采用了FDMA、CDMA、TDMA及SDMA的多址技術，對于像因特網這樣的“不對稱”傳輸業務，可使其轉換“不對稱”，而對于像語音這樣的“對稱”傳輸業務可以使其轉換“對稱”，這樣，就使總的頻譜效率更高。在無線傳輸上， TD-SCDMA還可根據傳輸要求的不同，靈活地選擇傳輸模式，充分利用現有的頻譜資源，滿足多種不同的需要。再者， TD-SCDMA采用了智能天線、上行同步等先進技術，系統對基于位置的服務有其獨特的優勢。

　　在第二代移動通信系統中主要以提供話音業務為主，其上下行的占用的時間(或帶寬)基本相同。在這種應用中FDD與TDD的使用效率基本相同，均可提供對對稱業務的支持。但在第三代系統中，無線互聯網的應用將打破上下行傳統的對稱平衡傳輸模式。如下圖所示，我們知道FDD的模式因其上行鏈路和下行鏈路是相互獨立的，資源不能相互利用，而難以做到自動調節上下行帶寬。因此，在滿足非對稱業務應用時，其頻譜效率將大幅降低，造成頻率資源的浪費。

　　TD-SCDMA采用了CDMA和TDMA的多址技術，可利用在每個無線信道時域里的一個定期重復的TDMA幀結構，然后再將這個幀分為幾個時隙。使TD-SCDMA在傳輸中很容易設置一個上行和下行鏈路的轉換點，來針對不同類型的業務。相當于可根據交通的流量來控制紅綠燈轉換的時間間隔，對于像因特網這樣的“不對稱”傳輸業務，可使其轉換“不對稱”，而對于像語音這樣的“對稱”傳輸業務可以使其轉換“對稱”，這樣就使總的頻譜效率更高。

　　此外， TD-SCDMA可以根據無線環境的差別采用不同的調制技術，信號速率有2Mbps 、768kbps、384kbps ，192kbps和96kbps等多種方式。因此在無線傳輸上， TD-SCDMA依靠其獨特的操作模式，可根據傳輸要求的不同，靈活地選擇傳輸模式，充分利用現有的頻譜資源，滿足多種不同的需要。所以，TD-SCDMA 更適合今后移動數據及多媒體傳輸等業務的應用。

全球漫游

　　TD-SCDMA具有全球漫游的基礎。無論采取哪種分配頻率的方式，而隨著TDD技術融合，目前國際上只有TD-SCDMA一種TDD技術制式在進行實際的產品開發。因此，TD-SCDMA可實現在不同國家間的應用與漫游，其市場前景看好。

　　國際電聯在確定第三代移動通信標準時，定義了FDD與TDD兩種技術模式，并為這兩種制式規劃了相應的使用頻段。早在1999年3月歐洲某些國家已經完成了牌照的發放及頻段的分配(如芬蘭)，也有一些國家至今還未完成牌照的發放工作(如愛爾蘭)。有的國家采用所謂的“選美”方式進行牌照發放，另外一些國家則采取“拍賣”的方式(其中德國和英國最為典型)。在亞洲的部分運營商也進行了TDD頻譜的分配。

　　可見，無論采取哪種分配頻率的方式，除美國外多數國家共同點是FDD和TDD頻段同時被授予運營商，部分國家有擁有單一TDD頻段的運營商。而隨著TDD技術融合，目前國際上只有TD-SCDMA一種TDD技術制式在進行實際的產品開發。因此，TD-SCDMA可實現在不同國家間的應用與漫游，其市場前景看好。

　　但由于FDD技術中有歐洲的 WCDMA 與美國的CDMA2000兩種技術制式，而歐美兩大陣營又互不相讓，致使美國的CDMA2000難以進入歐洲市場，歐洲的WCDMA也難以在北美大發展。結果將是此兩種技術的全球漫游均受到政治與經濟利益的制約而實現困難，其全球市場均有一定的局限性。

　　因此， TD-SCDMA具有頻譜利用率高，系統容量大，系統設備成本競爭優勢強，移動速度可滿足ITU的要求，網絡建設費用低，可最佳適合移動因特耐特這種非對稱數據業務的應用，在全球均擁有可使用的TDD頻段，可實現全球漫游等特點。這使得今后使用TD-SCDMA技術設備的運營商，在第三代移動通信的市場競爭中，在資費競爭、開展各種基于移動非對稱及位置的業務，以及實現全球漫游等方面具有明顯的優勢。可見，TD-SCDMA是具有廣泛應用前景的3G技術。

----《通信產業報》