【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，四家運(yùn)營(yíng)商間至少需要 15M2(30M) 的保護(hù)頻段。其結(jié)果是其中三家運(yùn)營(yíng)商僅能得到 10M2 的 FDD 頻率，另一家得到 15M2 的 FDD 頻率。僅有一家運(yùn)營(yíng)商的頻率勉強(qiáng)可以支撐 3G FDD 的全國(guó)綜合性大網(wǎng)。從另一個(gè)角度講，目前的 2G 運(yùn)營(yíng)商可以使用現(xiàn)有的 2G 頻率構(gòu)成 3G 宏蜂窩，但現(xiàn)實(shí)的情況是，2G 網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)太多，網(wǎng)絡(luò)短時(shí)期內(nèi)不會(huì)在我國(guó)退出歷史舞臺(tái)，也就是說，2G 網(wǎng)絡(luò)將與 3G 網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期共存。因此，短期內(nèi)讓同時(shí)擁有 2G 和 3G 運(yùn)營(yíng)牌照的運(yùn)營(yíng)商清退出 2G 頻率開展 3G 業(yè)務(wù)，是不現(xiàn)實(shí)的。除此之外，只有啟用 2GHz 以上的頻段，由于該頻段的頻率較高，覆蓋半徑會(huì)降低，從而使組網(wǎng)成本上升。 TDSCDMA技術(shù)頻率利用率相對(duì)較高對(duì) TDSCDMA 技術(shù)來講，該技術(shù)的單載波帶寬為 ，而且不需要對(duì)稱頻段，在考慮三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，分配 5MHz 就可組建一個(gè)基本的全國(guó)網(wǎng)。中國(guó)的 3G 頻率規(guī)劃中為 TDD 模式劃分了 155M 頻率，完全可以滿足多個(gè) TDSCDMA 運(yùn)營(yíng)商大容量建網(wǎng)的頻率需求。同時(shí)，TDSCDMA 的技術(shù)特點(diǎn)尤其適合 3G 的應(yīng)用。在 TDD 的工作模式中，上下行數(shù)據(jù)的傳輸通過控制上、下行的發(fā)送時(shí)間長(zhǎng)短來決定，可以靈活控制和改變發(fā)送和接收的時(shí)段長(zhǎng)短比例，這尤其適合今后的移動(dòng)因特網(wǎng)、多媒體視頻點(diǎn)播等非業(yè)務(wù)的高效傳輸。由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中查詢業(yè)務(wù)的比例較大，而查詢業(yè)務(wù)中，從終端到基站的上行數(shù)據(jù)量很少，只需傳輸網(wǎng)址的代碼，但從基站到終端的數(shù)據(jù)量卻很大，收發(fā)信息量嚴(yán)重不對(duì)稱。只有采用 TDD 模式時(shí)，才有可能通過自適應(yīng)的時(shí)隙調(diào)整將上行的發(fā)送時(shí)間減少，將下行的接收時(shí)間延長(zhǎng)，來滿足非對(duì)稱業(yè)務(wù)的高效傳輸。這種優(yōu)勢(shì)是 FDD模式所不具備的。 TDSCDMA對(duì)于國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的意義由于 ITU 為 TDD 技術(shù)在全球都劃分了統(tǒng)一分配的頻段，歐美各國(guó)也為 TDD 劃分了專有頻段。鑒于 TDSCDMA 技術(shù)是目前國(guó)際上惟一的進(jìn)行商業(yè)開發(fā)的 3G TDD 技術(shù)，只要各國(guó)運(yùn)營(yíng)商采用 TDD 技術(shù)，只能采用 TDSCDMA 技術(shù)。因此，當(dāng)其他國(guó)家決定建設(shè)TDD 移動(dòng)通信網(wǎng)時(shí)，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商可以利用自身作為 TDSCDMA 技術(shù)的首批運(yùn)營(yíng)者所積累的豐富運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，走向國(guó)際運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)。TDSCDMA 技術(shù)特點(diǎn)適合國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行業(yè)務(wù)創(chuàng)新。相對(duì) WCDMA 和 CDMA 2000 而言，TDSCDMA 是一項(xiàng)新生技術(shù)，首批采用 TDSCDMA 的運(yùn)營(yíng)商，可以更有效地結(jié)合TDSCDMA 系統(tǒng)特性進(jìn)行有針對(duì)性的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。同時(shí) TDSCDMA 系統(tǒng)具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)，例如智能天線提供的強(qiáng)定位和追蹤能力、上下行非對(duì)稱業(yè)務(wù)、信道分配的靈活性、高頻譜利用率等，這些特點(diǎn)都為國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商結(jié)合我國(guó)實(shí)際開發(fā)運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)提供有力基礎(chǔ)。 對(duì)于通信設(shè)備制造商的意義目前，作為國(guó)際上惟一在做商用研發(fā)的 TDD 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注、參與 TDSCDMA產(chǎn)品開發(fā)的廠商越來越多，TDSCDMA 技術(shù)論壇的成員已突破 410 家，TDSCDMA 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的推進(jìn)工作也逐步深入，包括芯片、系統(tǒng)、儀表的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化都已取得實(shí)質(zhì)性突破。從目前來看，包括歐洲在內(nèi)的世界大多數(shù)國(guó)家在 3G 頻率規(guī)劃和發(fā)放過程中，一般同時(shí)發(fā)放 FDD 和 TDD 頻段。在 3G 這種以無線數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)中，由于頻率資源的壓力，這些 TDD 頻段早晚會(huì)被世界各大運(yùn)營(yíng)商使用，擺在 3G 設(shè)備制造商面前的，是如何切入 TDSCDMA 設(shè)備開發(fā)的問題。因此，對(duì)全球相關(guān)芯片、軟件和系統(tǒng)制造商而言，TDSCDMA 是一個(gè)十分難得的歷史機(jī)遇，特別是作為 3G 研發(fā)領(lǐng)域后來者的國(guó)內(nèi)外設(shè)備制造商而言，更具有非同尋常的意義。同時(shí)，從知識(shí)產(chǎn)權(quán)角度來考慮，由于 WCDMA 和 CDMA2000 的大部分核心專利由幾十家公司所壟斷，對(duì)于后來者而言，幾乎不存在再創(chuàng)造新核心專利的機(jī)會(huì)。沒有核心專利就意味著這些廠商不具備與其他擁有核心專利的公司進(jìn)行核心專利交叉許可的條件，從而必須向多家擁有核心專利的廠商支付高昂的知識(shí)產(chǎn)權(quán)費(fèi)，這將嚴(yán)重削弱這些后進(jìn)入的設(shè)備制造商在 3G 產(chǎn)品價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)力。第3章TDSCDMA 技術(shù)介紹 概述為了避免重演2G時(shí)代由于各國(guó)(地區(qū)) 在頻率分配方式及制式技術(shù)選擇的不同而造成的全球漫游困難，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)提出具有全球移動(dòng)、綜合業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸、蜂窩、無繩、尋呼、集群等多種功能，并能滿足頻譜利用率、運(yùn)行環(huán)境、業(yè)務(wù)能力和質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)靈活及無縫覆蓋、兼容等多項(xiàng)要求的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 IMT－2000系統(tǒng)。工作于 2000MHz 頻段，可同時(shí)提供電路交換和分組交換業(yè)務(wù)，上下行頻段為1890M～2030MHz、2110M～2250MHz。并同時(shí)征集 FDD 和 TDD 兩種方案，共收到 10 種地面移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)提案。在這些提案中，歐、日、美提交的 WCDMA 和 CDMA 2000 標(biāo)準(zhǔn)草案中均含有 FDD、TDD 兩種方式。在后來的標(biāo)準(zhǔn)融合過程中，最終確定了歐洲提出的 UTRATDD(TDCDMA)和中國(guó)提出的 TDSCDMA 為 TDD 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。但在后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)過程中，由于 TDSCDMA 明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得所有從事于 UTRA TDD 開發(fā)的公司全部放棄或轉(zhuǎn)向了 TDSCDMA 的開發(fā)。并由此而催生了三大主流國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA 、CDMA 2000和 TDSCDMA 。由中國(guó)提交的 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)，雖然在 ITU 的標(biāo)準(zhǔn)征集階段是后來者，卻憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)最終勝出。同時(shí)，作為三個(gè)主流標(biāo)準(zhǔn)中惟一的一個(gè) TDD 標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)從誕生初始就一直備受世人關(guān)注。 TDSCDMA 的主要特點(diǎn)TDSCDMA 集成了頻分（FDMA）、時(shí)分（TDMA）、碼分（CDMA）和空分（SDMA）四種多址接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（ ），綜合利用四種技術(shù)資源分配時(shí)在不同角度上的自由度，得到可以動(dòng)態(tài)調(diào)整的最優(yōu)的資源分配。 TDSCDMA 多址方式示意圖TDSCDMA 采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址（DSCDMA），擴(kuò)頻帶寬約為 ，采用不需配對(duì)頻率的 TDD（時(shí)分雙工）工作方式。在 TDSCDMA 系統(tǒng)中，一個(gè) 10ms 的無線幀可以分成 2 個(gè) 5ms 的子幀，每個(gè)子幀中有 7 個(gè)常規(guī)時(shí)隙和 3 個(gè)特殊時(shí)隙。因此，一個(gè)基本物理信道的特性由頻率、碼和時(shí)隙決定，（） TDSCDMA 幀結(jié)構(gòu)圖信道的信息速率與符號(hào)速率有關(guān)，符號(hào)速率可以根據(jù) 的碼速率和擴(kuò)頻因子得到。上下行的擴(kuò)頻因子都在 1 到 16 之間，因此各自調(diào)制符號(hào)速率的變化范圍為 符號(hào)/秒～ 符號(hào)/秒。TDSCDMA 支持三種信道編碼方式：⑴ 在物理信道上可以采用前向糾錯(cuò)編碼，即卷積編碼，編碼速率為 1/2～1/3，用來傳輸誤碼率要求不高于103的業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；⑵ Turbo 編碼，用于傳輸速率高于 32Kbps 并且要求誤碼率優(yōu)于103的業(yè)務(wù)；⑶ 無信道編碼。信道編碼的具體方式由高層選擇，為了使傳輸錯(cuò)誤隨機(jī)化，需要進(jìn)一步進(jìn)行比特交織。TDSCDMA 采用 QPSK 方式進(jìn)行調(diào)制（室內(nèi)環(huán)境下的 2M 業(yè)務(wù)采用 8PSK 調(diào)制），成形濾波器采用滾降系數(shù)為 的根升余弦濾波器。TDSCDMA 采用了多種不同的擴(kuò)頻碼：⑴ 采用信道碼區(qū)分相同資源的不同信道（OVSF）；⑵ 采用下行導(dǎo)頻中的 PN 碼、長(zhǎng)度為 16 的擾碼來區(qū)分不同的基站；⑶ 采用上行導(dǎo)頻中的 PN 碼、周期為 16 碼片和長(zhǎng)度為 144 碼片的 midamble 序列來區(qū)分不同的移動(dòng)終端。 TDSCDMA 的關(guān)鍵技術(shù)智能天線也叫自適應(yīng)天線，由多個(gè)天線單元組成，每一個(gè)天線后接一個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)器，最后用相加器進(jìn)行合并輸出。這種結(jié)構(gòu)的智能天線能完成空域處理，同時(shí)具有空域、時(shí)域處理能力的智能天線在結(jié)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜些，每個(gè)天線后接的是一個(gè)延時(shí)抽頭加權(quán)網(wǎng)絡(luò)(結(jié)構(gòu)上與時(shí)域 FIR 均衡器相同)。智能天線的基本思想是：天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤多個(gè)期望用戶，接收模式下，來自窄波束之外的信號(hào)被抑制，發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第 4 種多址方式：空分多址(SDMA)，即在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據(jù)信號(hào)不同的中間傳播路徑而區(qū)分。智能天線子系統(tǒng)主要包括以下組成部分：① 智能天線陣；② 射頻前端模塊（包括線性功率放大器、低噪放和監(jiān)測(cè)控制電路）；③ 射頻帶通濾波器；④ 電纜系統(tǒng)（射頻電纜、控制電纜以及射頻防雷模塊、低頻防雷電路）。 智能天線結(jié)構(gòu)示意圖TDD 模式的 TDSCDMA 的優(yōu)勢(shì)是用戶信號(hào)的發(fā)送和接收都發(fā)生在完全相同的頻率上。因此在上行和下行 2 個(gè)方向中的傳輸條件是相同的或者說是對(duì)稱的，使得智能天線能將小區(qū)間干擾降至最低，從而獲得最佳的系統(tǒng)性能。智能天線在 FDD 方式和 TDD 方式中的情況對(duì)比：⑴ FDD 方式：由于上、下行鏈路信號(hào)傳播的無線環(huán)境受頻率選擇性衰落影響不相同，所以根據(jù)上行鏈路計(jì)算得到的權(quán)值不能直接應(yīng)用于下行鏈路。⑵ TDD 方式：上、下行鏈路使用相同頻率傳輸信號(hào)，且間隔時(shí)間短，鏈路無線傳播環(huán)境差異不大，可以使用相同權(quán)值。⑶ TDD 方式更能夠體現(xiàn)智能天線的優(yōu)勢(shì)。 TDD方式更能體現(xiàn)智能天線的優(yōu)勢(shì)TDSCDMA 中智能天線的應(yīng)用是高經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，可以明顯改善無線通信系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)的容量，降低運(yùn)營(yíng)商投資和提高其經(jīng)濟(jì)收益。智能天線技術(shù)帶給 TDSCDMA 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是其他技術(shù)都難以取代的。 同步 CDMA在 CDMA 移動(dòng)通信系統(tǒng)中，下行鏈路總是同步的。所以一般所說同步 CDMA 都是指上行同步，即要求來自不同距離的不同用戶終端的上行信號(hào)到達(dá)基站解調(diào)器處完全同步，它通過軟件和物理層實(shí)現(xiàn)，這樣可使正交擴(kuò)頻碼的各個(gè)碼信道在解擴(kuò)時(shí)完全正交，相互間不會(huì)產(chǎn)生多址干擾，克服了異步 CDMA 多址技術(shù)由于每個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的碼信道到達(dá)基站的時(shí)間不同，造成碼信道非正交所帶來的干擾問題。特別是對(duì) TDD 的系統(tǒng)，上行同步能夠給系統(tǒng)帶來很大的好處。在同步 CDMA 系統(tǒng)中,同步的檢測(cè)是用軟件通過求相關(guān)的方式獲得的。在無線基站,對(duì)接收到的來自用戶終端的信號(hào)進(jìn)行 8 倍的過取樣，即在解調(diào)出的基帶信號(hào)中，對(duì)每個(gè)碼片(Chip)等時(shí)間取 8 個(gè)樣值（見圖 ），然后和此取得的樣值求相關(guān)。當(dāng)相關(guān)峰值未達(dá)到所需值時(shí)，再向前或向后搜尋，直至獲得收到信號(hào)的同步起點(diǎn)為止。這樣獲得此接收幀的同步起點(diǎn)以及它與期望的同步起點(diǎn)之間的距離 SS(其單位為每次取樣的間隔,即 l/8Chip 的整數(shù)倍)。因?yàn)樵谌魏螘r(shí)刻,基站在 SYNC1 時(shí)刻只能接收一個(gè)終端的接入請(qǐng)求；而在 SYNC2 時(shí)刻只有一個(gè)終端在發(fā)出此信號(hào)，其余終端在此時(shí)隙均為空時(shí)隙(EMPTY)，故不會(huì)有來自本小區(qū)內(nèi)其他終端的干擾，保證了同步的檢測(cè)的準(zhǔn)確性。 SS 的情況，對(duì)求 SYNC2 的同步偏差及用戶終端求得同步的方法也是完全相同的。在終端開機(jī)后，它首先必須與小區(qū)建立下行同步，然后才能開始建立上行同步。在終端隨機(jī)接入時(shí)，雖然可以接收到基站的 DwPTS 信號(hào)，建立了下行同步，但是并不知道與基站之間的距離，這導(dǎo)致終端的首次上行發(fā)送不能同步到達(dá)基站。因此，為了減小對(duì)常規(guī)時(shí)隙的干擾，上行信道的首次發(fā)送在 UpPTS 這個(gè)特殊時(shí)隙上進(jìn)行。SYNC_UL突發(fā)的發(fā)送時(shí)刻可通過對(duì)接收到的 DwPTS 和/或 PCCPCH 的功率估計(jì)來確定?？紤]到無線信道的復(fù)雜性，利用功率來估計(jì)傳輸時(shí)延非常不準(zhǔn)確，可以讓終端以一個(gè)固定的發(fā)送時(shí)間提前量來發(fā)送 SYNC UL?；驹谒阉鞔翱趦?nèi)檢測(cè) SYNCUL 序列，可以估計(jì)出 SYNCUL 接收功率和到達(dá)時(shí)刻。然后，基站通過 FPACH 向終端發(fā)送反饋信息，給出終端下次發(fā)射的功率以及時(shí)間調(diào)整值，以便建立上行同步。正常情況下基站將在接收到 SYNCUL 后的 4 個(gè)子幀內(nèi)對(duì)終端作出應(yīng)答。如果終端在 4