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中国移动TD-SCDMA基础知识2009年10月1号张家界移动通信分公司网优中心前言1998年，在邮电部（信息产业部）电信研究院确定了未来中国的3G标准：“TD-SCDMA”。电信研究院副院长李世鹤着手TD-SCDMA3G标准的起草撰写工作，同年6月，TD-SCDMA的第一个标准在北京完成。国际电联递交3G标准的期限为1998年6月30日，中国在截至日期前一天提交了方案。与其它欧美标准长达一年多时间的同台竞技，TD-SCDMA的技术标准经受了从理论到仿真的考验。2000年5月最终从一共七大提案中脱颖而出，成为了全球三大3G标准之一。GSM的定义：GlobalSystemforMobileCommunications（全球移动通讯系统）TD-SCDMA的定义：TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess(时分同步的码分多址技术）相比GSM这个欧洲移动通信技术标准统治全球的愿望，TD的定义更加专业、名副其实。一、TD-SCDMA定义TD？是指什么？移动通信的两种双工方式：FDD和TDD。FDD（频分双工技术）模式的特点是在分离的两个对称频率信道上，进行接收和传送，上行频率与下行频率不同，用保证频段来分离接收和传送信道。代表：GSM、CDMA1X、CDMA2000、WCDMA等。TDD（时分双工技术）模式的移动通信系统中，基站到移动台之间的上行和下行通信使用同一频率信道的不同时隙，用时间来分离接收和传送信道，某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站。TD-SCDMA就使用该方式，目前是唯一的。S？是指什么？Synchronous（同步）从本质上来说，所有制式的移动通信系统都需要进行同步，但因TD-SCDMA使用TDD模式，用时间来分离接收和传送信道，对时间同步的要求特别高，如果同步失败，造成的后果就不止是传送错误信息那么简单，会直接造成信息无法接受和传送信息。目前TD-SCDMA采用的同步方式为GPS时钟同步。作为拥有自主知识产权的TD技术，却要在最关键的技术上依靠美国的GPS服务，也引起了广泛的争议。CDMA？是指什么？移动通信的三种多址方式：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址(CDMA)频分多址（FDMA）是把通信系统的总频段划分若干个等间隔的互不重叠的频道分配给不同的用户使用，每个频道只能传一路话音信号。大哥大模拟机采用该方式。时分多址（TDMA）是把无线信道分割成周期性帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使移动台在每帧中按指定的时隙向基站发送信号，基站可以在各时隙中接受到移动台的信号而不混扰；同时基站发向多个移动台的信号都按规定在预定的时隙中发射，各移动台在指定的时隙中接受。GSM采用该方式。码分多址(CDMA)系统中，不同的移动用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各自不同的编码序列来区分，这些逻辑信道无论从频域或时域来看都是互相重叠的，或者说它们均占用相同的频段和时间。TD采用该方式。TD-SCDMA概况图FrequencyTimePowerdensity(CDMAcodes)1.6MHz0:15TS02.Carrier(optional)3.Carrier(optional)TS1TS2TS3TS4TS5TS6DLDLDLDLULULUL5msDwPTSUpPTSGPDL二、TD-SCDMA的特点采用TDD工作模式采用智能天线技术采用接力切换方式上行同步技术1、TDD时分双工技术易于使用非对称频段FDD制式下的上、下行链路固定频谱分配，无法从频域上根本的解决频谱利用率低的问题。而TD-SCDMA采用TDD系统制式，可以灵活分配对称、非对称以及混合业务的上、下行链路所占用的频谱资源。无需具有特定双工间隔的成对频段同时，由于TD-SCDMA不需要成对的频带资源支持，因而可以利用目前频谱规划中的散杂频谱资源，使得整个频谱规划更加简便。灵活配置时隙，优化频谱效率；特别适合非对称业务。2、智能天线技术智能天线定义：有多个天线单元组成的阵元天线，通过调节各个天线单元的加权幅度和相位来改变天线方向图，可有效降低用户间干扰。在TD-SCDMA系统中，由于采用了TDD模式，上、下行链路采用同一频率，在同一时刻上下行链路的空间物理特性是完全相同的，因此，只要在基站端依据上行数据进行空间参数的估值，再根据这些估值对下行链路的数据进行数字赋形，就可以达到自适应波速赋形的目的，充分发挥智能天线的作用。2、智能天线技术使用智能天线...能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态不使用智能天线...能量分布于整个小区内所有小区内的移动终端均相互干扰，此干扰是CDMA容量限制的主要原因智能天线的优势减少小区间干扰降低多径干扰基于每一用户的信噪比得以增加降低发射功率提高接收灵敏度增加了容量及小区覆盖半径3、接力切换方式硬切换：这种切换的过程是移动终端(手机)先暂时断开与原基站联系的信道，自动向新的频率调谐，与新的基站建立联系，建立新的信道，从而完成切换的过程。也就是先断开后连接。在断开与当前基站的连接时，而又没有切换到新的小区时可能会掉线影响使用者的正常通信。软切换：在切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持通信链路，只有当移动台在目标基站的小区建立稳定通信后，才断开与原基站的联系。也就是为先切换后断开。接力切换：在接力切换过程中，智能天线的采用可大致定位用户的方位和距离，也就是提前知道目标小区的位置，并且建立上行的预同步，终端从源小区接收下行数据,向目标小区发送上行数据,即上下行通信链路先后转移到目标小区。也就是进行信令连接，之后进行业务切换，最后断开。效果：提高切换成功率提高资源利用率4、上行同步技术基本原理：同一时隙不同用户的信号同步到达基站接收机；优点：最大限度的降低多址干扰，克服CDMA技术弊端。简化基站解调设计方案，降低基站成本。三、TD-SCDMA提供的业务语音通话业务视频通话业务手机多媒体业务高速分组下行接入高速分组上行接入**中国移动TD网络暂不支持高速分组上行接入TD-SCDMA载频的构成1、语音通话语音通话速率：CS12.2Kbps占用的码道数：2个（8.86417.6Kbps）每个载频最大可支持的语音用户数：24个(TS1~TS6按3上3下的配置，16*3/2=24)2、视频通话视频通话速率：CS64Kbps占用的码道数：8个（61.66470.4Kbps）每个载频最大可支持的视频用户数：6个(TS1~TS6按3上3下的配置，16*3/8=6)3、手机多媒体手机多媒体PS域业务最大速率：上行128Kbps；下行384Kbps（TS1~TS6按3上3下的配置）最大占用的码道数：48个（8*48=384Kbps）每个载频最大可支持的手机同时上网数：12个(PS域业务可进行复用，每用户均分384Kbps的总带宽)4、高速分组下行接入HSDPA单用户最大速率：上行128Kbps；下行1.68MKbps(TS1~TS6按2上4下的配置)占用的码道数：上行8个，下行48个（8.8*8=70.4Kbps；35.2*48=1689.6Kbps）每个载频最大可支持的HSDPA接入用户数：6个（每用户接入需占用TS6的两个A-DPCH，因此共可接入6个用户，每用户在同时进行数据传输时均分1.68M带宽）理论最大值：上行128Kbps，下行2.8Mbps（每个载频只允许接入一个用户的情况，按照1上5下的配置）四、对比TD-SCDMA的劣势TD-SCDMA的主要劣势：产业链尚不完善短期内难以成熟理论测试指标明显弱势舆论压力大难以走向国际化孤军奋战1、产业链尚不完善这应该是TD最大的劣势。尽管现在有TD联盟，建立了所谓的完整产业链。但是，产业链的整体实力，尤其是技术实力和资本实力落后于另外两大标准。在TD大规模组网后，产业链中的各个厂家能否在出现问题时及时解决问题、能否实现多厂商设备融合、能否提供价格款式各异的终端等问题，都将直接影响运营商的决策以及其运营策略。从目前二、三期建网情况来看，整个产业链的各个环节明显跟不上中国移动的投资进度，设备成熟度不高、难以一步到位；熟练技术人员严重缺乏；随网络增大，各种问题越来越多……2、理论测试指标明显弱势单用户PS域高速接入测试，TD明显不占优势带宽bpsTD-SCDMAHSDPA（移动）CDMA2000EVDO（电信）WCDMAHDPA+（联通）上行理论128k1.8M5.76M上行实际64k~120k500k~1M600k~2M下行理论2.8M3.1M7.2M下行实际1M~1.5Mftp下载100KB/s1.5M~2.5Mftp下载150KB/s3M~5Mftp下载400KB/s3、目前难以走向国际化虽然政府以及TD联盟提出了“世界的TD”这样响亮的口号，希望TD不仅能够在我国实现商用，而且希望能够走出国门。但是，从目前看来，这种希望是很渺茫的。由于产业链的不成熟，TD仅在我国商用，达到完全成熟还需很长一段时间。而在这个过程中，大部分国家已经会选择另外两个3G标准组网，而且由于其产业链相对成熟，系统设备以及终端等都相对要低廉，因此，没有上马3G的国家选择这两种标准的可能性更大一些。更关键的是，并不是任何国家都有能力选择2个甚至3个标准来搭建3G网络。而从目前国际上颁发3G牌照的情况来看，整个欧盟国家整体上倾向于WCDMA，亚洲其它主要国家和北美，则倾向于CDMA2000。南美及其它相对发达地区这两种标准都有采用。只剩还没有实力实施3G的地区，如非洲等国家上马3G的日期还很遥远，存在很大的不确定性，因此，最终作为全球三大3G标准之一的TD-SCDMA从目前看可能会面临只在中国大陆地区运营的境地，从长远看，中国永远是通信最大的应用市场。五、对比TD-SCDMA的优势TD-SCDMA的主要优势：拥有自主知识产权政府大力支持中国移动强大2G网络支撑频谱规划方便组网灵活频谱利用率高采用智能天线接力切换新技术有利于向下一代技术演进1、频谱利用率高TDD方式+低码片速率造就了TD无与伦比的资源优势。码片速率信号带宽WCDMA3.84Mchip/s5M*2=10MTD-SCDMA1.28Mchip/s1.6MCDMA20001.228Mchip/s1.25M*2=2.5MTDD方式不需要对称的频段，在一个1.6M的频段上就可以完成信息的接收和发送，FDD方式则至少需要其码片速率2倍以上的频段。每10MHz频段容量对比TD-SCDMA（移动）CDMA2000（电信）WCDMA（联通）可用频点641语音信道24*6=144？30视频电话信道6*6=36？15视频电话信道2.8*6=16.8M3.1M*4=12.4M7.2M3G频段分布：中国电信频段是1920-1935MHz和2110-2125MHz；共30MHz中国移动频段是1880-1900MHz和2010-2025MHz；共35MHz中国联通频段是1940-1955MHz和2130-2145MHz；共30MHz频谱利用率最高的TD-SCDMA同时获得了最多的频段，在3G用户规模壮大后可以体现出较大优势。2、采用智能天线接力切换新技术智能天线优势：减少小区间干扰；降低多径干扰；基于每一用户的信噪比得以增加；降低发射功率；提高接收灵敏度；增加了容量及小区覆盖半径；有可能实现了单基站定位。接力切换优势：TD采用的接力切换只需要预留10-15%的资源，而WCDMA和CDMA2000的软切换要预留30%资源。同样比硬切换提高切换成功率的同时，更加节约了基站资源，增加了用户接入量；也节约了运营商网络传输资源，减少了运营投入。3、有利于向下一代技术演进TD-SCDMA系统是一个以智能天线为核心技术的第三代移动通信系统。另外，由于使用了智能天线和联合检测等技术，因此TD-SCDMA和先进技术的融合(如MIMO、OFDM等)更有优势，也更有利于标准