我國(guó)提出的TD－SCDMA無線傳輸技術(shù)（RTT）建議已成為ITU IMT－RSPC（TG8／1輸出文件）的一個(gè)組成部分，并將實(shí)現(xiàn)CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的集成，開發(fā)IS－41核心網(wǎng)的接口，形成統(tǒng)一的TDD國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。文章對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)和建議作簡(jiǎn)單介紹，著重討論采用TD－SCDMA的必要性和該技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。
關(guān)鍵詞 第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) TDD方式 TD-SCDMA無線傳輸技術(shù)
在1999年11月5日結(jié)束的ITU TG8/1第18次會(huì)議上，）順利地通過了IMT－RSPC輸出文件，標(biāo)志著第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)基本定型。1985年 TG8／1成立，世界各國(guó)投入數(shù)千人的勞動(dòng)和數(shù)億美元的資金，經(jīng)過14年的艱苦工作，最終通過一個(gè)代表當(dāng)今最新技術(shù)，并獲得各國(guó)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，這是全球通信業(yè)的巨大成功。在此過程中，我國(guó)第一次提出了自己的建議：TD－SCDMA，并在此無線傳輸技術(shù)（RTT）的基礎(chǔ)上與國(guó)際合作，完成了TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，成為CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的一員。 2000年，在3GPP內(nèi)將完成 CDMATDD標(biāo)準(zhǔn)的集成，并通過國(guó)際合作，形成用于IS－41核心網(wǎng)的接口（ Hook and Extension），使CDMATDD模式不僅可以用于基于MAP的核心網(wǎng)，也能用于IS－41的核心網(wǎng)，成為名副其實(shí)的第三代移動(dòng)通信國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó)移動(dòng)通信界的一次創(chuàng)舉，也是中國(guó)對(duì)第三代移動(dòng)通信發(fā)展的貢獻(xiàn)。
目前，我國(guó)擁有世界上第三大移動(dòng)通信網(wǎng)，并仍以每月100多萬用戶的速度增長(zhǎng)。從2000年起，在GSM網(wǎng)繼續(xù)高速發(fā)展的同時(shí)，中國(guó)聯(lián)通將新建一個(gè)IS－95的CDMA網(wǎng)。因此，了解第三代移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)，認(rèn)真考慮現(xiàn)有GSM網(wǎng)和即將建設(shè)的CDMA網(wǎng)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的策略，是一個(gè)十分緊迫的問題。本文將簡(jiǎn)單介紹第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)TDD模式的特點(diǎn)和TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)進(jìn)行說明，并對(duì)向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的策略問題提出筆者的看法。
1第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)概況
第三代移動(dòng)通信是近20年來現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)和實(shí)踐的總結(jié)和發(fā)展。1985年ITU TG8／1成立時(shí)，當(dāng)時(shí)昂貴的第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)在全世界僅有幾十萬用戶，沒想到二十多年后，移動(dòng)通信竟成為通信領(lǐng)域中的主流。1996年，ITU正式確認(rèn)使用 IMT－2000這個(gè)名稱； 1997年，確定了基本要求和征求RTT建議。至此，第三代移動(dòng)通信進(jìn)入了制定和完成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的快車道，成為全球通信業(yè)技術(shù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)焦點(diǎn)。
目前，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的框架已確定，將以衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)與地面移動(dòng)通信網(wǎng)結(jié)合，形成一個(gè)對(duì)全球無縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡(luò)，滿足城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)不同密度用戶的通信需求，支持話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)人類個(gè)人通信的理想。
ITU對(duì)第三代陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本要求是：在室內(nèi)、手持機(jī)及移動(dòng)三種環(huán)境下，支持話音和各種多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（速率達(dá)2Mb／s），實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高頻譜利用率、低成本的無線傳輸技術(shù)以及全球兼容的核心網(wǎng)絡(luò)。
第三代移動(dòng)通信網(wǎng)由核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和用戶終端構(gòu)成。鑒于歷史和現(xiàn)狀，核心網(wǎng)主要是以第二代移動(dòng)通信的兩種網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)：基于MAP的GSM網(wǎng)絡(luò)和基于IS－41的CDMA網(wǎng)絡(luò)，從而形成了兩套網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。在IMT－RSPC中，無線接入網(wǎng)形成了5種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
·兩種 TfDMA標(biāo)準(zhǔn)：SC－TDMA（美國(guó)的UMC－136）和MC－TDMA（歐洲的EP－DECT）
·三種CDMA標(biāo)準(zhǔn)：MG CDMA（CDMA2000）、DS－CDMA（W－CDMA）和CDMA TDD（包括TDSCDMA和UTRATDD）。
顯然作為主導(dǎo)地位的是CDMA標(biāo)準(zhǔn)，其中MC－CDMA是FDD方式，將基于IS－41核心網(wǎng)；DSCDMA和CDMATDD（TDD方式）將基于MAP核心網(wǎng)， CDMA TDD的無線接口采用相同的高層信令和不同的物理層。由于在MC－CDMA中沒有TDD模式的標(biāo)準(zhǔn)，故 CDMA TDD必須同時(shí)工作于兩種核心網(wǎng)。由于CDMA TDD是3GPP內(nèi)基于MAP核心網(wǎng)制定的第2層和第3層協(xié)議的技術(shù)規(guī)范，工作于IS－41核心網(wǎng)，必須在L2和L3中同時(shí)開發(fā)兩種核心網(wǎng)之間的接口（Hook and Extension）。目前開發(fā)兩種核心網(wǎng)之間接口的工作已開始，預(yù)計(jì)今年將完成。
2 TDD方式在第三代移動(dòng)通信中的重要性
在第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，業(yè)內(nèi)人士第一次對(duì)無線通信中的TDD方式給予了高度重視，在CDMA和TDMA系統(tǒng)中均制定了TDD標(biāo)準(zhǔn)。許多國(guó)家的運(yùn)營(yíng)商表示了首先選用TDD系統(tǒng)的愿望。主要原因是在滿足IMT2000要求的前提下，TDD系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）第三代移動(dòng)通信需要大約400MHz的頻譜資源，在3 GHz以下很難實(shí)現(xiàn)。而TDD則能使用各種頻率資源，不需要成對(duì)的頻率；
（2）在第三代移動(dòng)通信中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占主要地位，尤其是不對(duì)稱的IP業(yè)務(wù)。TDD方式特別適用于上下行不對(duì)稱、不同傳輸速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
（3）TDD上下行工作于同一頻率，對(duì)稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù)，可達(dá)到提高性能、降低成本的目的；
（4）TDD系統(tǒng)設(shè)備成本低，比FDD系統(tǒng)低20％～ 50％。
TDD系統(tǒng)的主要缺陷在于終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離：（1）采用多時(shí)隙不連續(xù)傳輸方式，抗快衰落和多普勒效應(yīng)能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD方式差，因此ITU要求TDD系統(tǒng)用戶終端的移動(dòng)速度達(dá)120 km／h，而FDD系統(tǒng)則要求達(dá)到500km／h；（2）TDD系統(tǒng)平均功率與峰值功率之比隨時(shí)隙數(shù)增加而增加，考慮到耗電和成本因素，用戶終端的發(fā)射功率不可能很大，故通信距離（小區(qū)半徑）較小，一般不超過10km，而 FDD系統(tǒng)的小區(qū)半徑可達(dá)到數(shù)10km。
盡管如此，移動(dòng)通信以FDD為主流的傳統(tǒng)觀點(diǎn)已受到挑戰(zhàn)，TDD系統(tǒng)在第三代移動(dòng)通信中的位置被廣泛接受。多數(shù)人預(yù)測(cè)，第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)綜合的網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)全球縫覆蓋，F(xiàn)DD系統(tǒng)用于建設(shè)國(guó)內(nèi)和國(guó)際移動(dòng)通信網(wǎng)，TDD系統(tǒng)則用于為城市人口密集區(qū)提供高密度大容量話有、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，用戶通過雙頻雙�；蚨嗄＝K端實(shí)現(xiàn)全球漫游。
3 TD-SCDMA RTT的優(yōu)勢(shì)
CDMA TDD兩種物理層標(biāo)準(zhǔn)（UTRA TDD和TD－SCDMA）的高層信令和部分物理層技術(shù)是相同的，但兩種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)不同，所用的技術(shù)也不同，因此主要特性和用途均不同。
1 TD-SCDMA技術(shù)的高性能主要表現(xiàn)在：
（1）頻譜靈活性和支持蜂窩網(wǎng)的能力
1 TDSCDMA僅需要1.6 MHZ的最小帶寬。若帶寬為5 MHz則支持3個(gè)載波，在一個(gè)地區(qū)可組成蜂窩網(wǎng)，支持移動(dòng)業(yè)務(wù)，并可通過自動(dòng)信道分配（DCA）技術(shù)提供不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這些都是UTRA TDD所不能提供的。
（2）高頻譜利用率
TD－SCDMA為對(duì)稱話音業(yè)務(wù)和不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供的頻譜利用率比UTRA TDD高一倍。換言之，在使用相同頻帶寬度時(shí)，TD-SCDMA可支持多一倍的用戶。
（3）多種使用環(huán)境
1 TD－SCDMA系統(tǒng)是按照ITU要求的三種環(huán)境設(shè)計(jì)的，而 UTRA TDD則不支持移動(dòng)環(huán)境。
（4）設(shè)備成本
在無線基站方面，TD－SCDMA的設(shè)備成本至少比UTRA TDD低 30％。
TD－SCDMA與 UTRA TDD兩種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生上述差別的主要原因是：
（1）設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)不同
TD－SCDMA系統(tǒng)是根據(jù)ITU對(duì)IMT－2000的全部要求設(shè)計(jì)的，它本身就可以組成一個(gè)完整的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。UTRA TDD則是為 WCDMA設(shè)計(jì)的TDD補(bǔ)充模式，用于解決室內(nèi)辦公環(huán)境和“熱點(diǎn)”地區(qū)（如機(jī)場(chǎng)、火車站和大商場(chǎng)等）的通信需求，因此在設(shè)計(jì)中，為了盡可能與WCDMA保持一致，UTRA TDD寧愿犧牲部分特性。
（2）使用的技術(shù)不同
TD－SCDMA采用最新技術(shù)，以獲最佳性能：
·智能無線，盡量降低多址干擾、提高容量和接收靈敏度以及降低發(fā)射功率和無線基站成本。
·上行同步，可以簡(jiǎn)化基站硬件，降低無線基站成本。
·軟件無線電，可實(shí)現(xiàn)智能天線和多用戶檢測(cè)等基帶數(shù)字信號(hào)處理，使系統(tǒng)可靈活地使用新技術(shù)，并可降低產(chǎn)品開發(fā)周期和成本。
4 TD-SCDMA是向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的首選技術(shù)
據(jù)預(yù)測(cè)，第三代移動(dòng)通信市場(chǎng)的發(fā)展至少分為以下三個(gè)階段：
（1）初期（2001～2005年）
第二代移動(dòng)通信網(wǎng)（主要是GSM和IS95CDMA）繼續(xù)發(fā)展和擴(kuò)大；局部地區(qū)（城市等用戶密集區(qū)）開始提供第三代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸速率局限在384kb／S以下；地區(qū)和國(guó)際漫游仍依賴第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)；
（2）中期（2004～2010年）
第三代系統(tǒng)的高速成長(zhǎng)期，第二代網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)停止發(fā)展，全國(guó)或全球覆蓋的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)建設(shè)成功，全面達(dá)到IMT2000的各項(xiàng)要求。
（3）后期（2010年～）
全球25%以上人口使用第三代系統(tǒng)，開始推出第四代設(shè)備，提供更高速率的多媒體業(yè)務(wù)。
上述市場(chǎng)預(yù)測(cè)也是制定第二代移動(dòng)通信向第三代演進(jìn)策略的依據(jù)。筆者建議，演進(jìn)過程可分以下兩階段進(jìn)行：
（1）在第二代網(wǎng)絡(luò)中提供第三代業(yè)務(wù)
當(dāng)現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)，使用TD－SCDMA的基站子系統(tǒng)（BSS）；在用戶集中地區(qū)的GSM基站中，增加TD－SCDMA基站。用戶使用TD．SCDMA／ GSM雙頻雙模用戶終端，在TD－SCD－MA基站覆蓋區(qū)內(nèi)，可以享受3G服務(wù)；在覆蓋區(qū)域外，則以GSM方式通信。初期用戶享受3G服務(wù)時(shí)，只能在同一BSS的TD－SCDMA基站之間實(shí)現(xiàn)越區(qū)切換，但GSM功能不受影響。用此方式，能以比簡(jiǎn)單的GSM網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容更低的費(fèi)用改造網(wǎng)絡(luò)，不僅可解決頻譜資源不足造成的容量問題，滿足用戶密集區(qū)的移動(dòng)通信需求，還可為最急需的用戶提供第三代業(yè)務(wù)。同時(shí)，為今后全網(wǎng)進(jìn)入第三代打下基礎(chǔ)。按此步驟，第三代移動(dòng)通信的覆蓋范圍可逐步擴(kuò)大到城市一級(jí)。大城市將有幾十到上百個(gè)第三代BTS，系統(tǒng)將支持不同BSS之間的自動(dòng)越區(qū)切換。在沒有達(dá)到全國(guó)和全球覆蓋之前，自動(dòng)漫游當(dāng)然還得依*GSM系統(tǒng)。上述解決方案不僅可以在GSM系統(tǒng)中采納，同樣可以在IS-95標(biāo)準(zhǔn)的第二代CDMA系統(tǒng)中采納。在CDMA系統(tǒng)中使用TD-SCDMA技術(shù)，主要目的是在用戶密集區(qū)，解決用戶高密度的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求；此外，在提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面（特別是各種因特網(wǎng)接人服務(wù)），TD－SCDMA將是一種更經(jīng)濟(jì)靈活的方式。這些特點(diǎn)也是目前北美運(yùn)營(yíng)海關(guān)心TD-SCDMA的原因所在。
（2）過渡到第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)
2004～2005年，第三代移動(dòng)通信進(jìn)入高速發(fā)展期，各國(guó)運(yùn)營(yíng)商將開始建設(shè)完整的第三代網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中投資最大的BTS部分已經(jīng)在第一階段建設(shè)完畢，唯一需要投入的費(fèi)用就是BSS軟件升級(jí)，以此滿足3G對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）的全部要求；加上第三代MSC，網(wǎng)絡(luò)中不僅有TDD的基站，也將有FDD的基站，形成一個(gè)全國(guó)覆蓋。國(guó)際漫游的完整3G網(wǎng)絡(luò)。在不大量增加新投資的情況下，完成向第三代的演進(jìn)。
在過去兩年間，我國(guó)首次大規(guī)模參加了制定和評(píng)估第三代移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的工作。我國(guó)提出的 TD-SCDMA建議，已成為IMT－RSPC的組成部分，并將對(duì)我國(guó)和全球第三代移動(dòng)通信的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。在第三代移動(dòng)通信技術(shù)中，TDD模式的無線傳輸技術(shù)在頻譜靈活性、提供不對(duì)稱業(yè)務(wù)和低價(jià)格等方面的優(yōu)勢(shì)已被國(guó)際上認(rèn)可。根據(jù)我國(guó)提出的TD-SCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的設(shè)備，可達(dá)到提供高頻譜利用率、靈活和低成本的目標(biāo)，在市場(chǎng)上將有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。本世紀(jì)初（2001～2004年），在第二代移動(dòng)通信網(wǎng)用戶密集區(qū)或要求數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的地區(qū)，將依托第二代移動(dòng)通信網(wǎng)，以TD-SCDMA的技術(shù)為主，使用雙頻雙模終端，開通第三代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，平穩(wěn)地向第三代移動(dòng)通信過渡，并將收到巨大的經(jīng)濟(jì)效益。