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TD-SCDMA第三代通信网络解决方案及发展前景

关键词： TD-SCDMA                                          

TD-SCDMA第三代通信网络解决方案及发展前景

汤刚

　　2000年5月，对中国的移动通信业来说，是一个划时代的日子，我国提出的TD-SCDMA被国际电信联盟正式列3G标准之一，同时被通过的基于CDMA的标准还有欧洲提出的WCDMA和美国提出的CDMA2000。这不仅仅意味着我国移动通信技术已经从跟踪阶段走向了创新阶段，对于中国的通信产业而言，这还意味着一个新的机会，一个在市场格局重新洗牌时奋勇争先的机会。

　　三种3G标准中，WCDMA拥有雄厚的GSM市场基础，目前GSM和GPRS的发展使得它占尽先机；CDMA2000生于美国本土，美国的人才、技术和资金背景乃至政治影响力使得它受益匪浅；而TD-SCDMA则是民族通信产业的希望。

　　TD-SCDMA（时分同步码分多址）技术由我国信息产业部电信科学技术研究院（原邮电部电信科学技术研究院）提出，是一项具有国际领先水平的三代移动通信技术。TD-SCDMA采用TDD模式，上行和下行链路在同一频点、不同时隙进行双工通信，可以按上、下行链路所需的数据量动态分配带宽，使频谱资源得到最大、最有效的利用。此外，TD-SCDMA还采用了上行同步、软件无线电、智能天线等先进的技术。

　　TD-SCDMA采用了很多先进的技术，对于TD-SCDMA的技术优势，世界各国的移动通信专家都给予了一致的赞赏和肯定，一些国际会议以正式文件对此加以确认，并建议WCDMA可以适当借鉴TD-SCDMA的先进技术。

　　无论是在国际上还是国内，TD-SCDMA都得到了广泛认可。世界通信巨头德国西门子公司看好TD-SCDMA技术，斥巨资与大唐电信集团公司合作开发TD-SCDMA系统。摩托罗拉、北电等国际知名厂商也对此感兴趣，纷纷加入TD-SCDMA论坛。

　　而我国的政府、移动通信运营部门、通信制造业等在TD-SCDMA的研究阶段，就给予了许多帮助。信息产业部、中国电信、中国移动、中国联通等都明确表示，将为TD-SCDMA的试验工作提供支持。由于TD-SCDMA的技术优势，业内人士普遍认为，TD-SCDMA可以和WCDMA互相补充。

　　据有关部门预测，2002年到2010年期间，全世界3G通信产品的市场容量大约为6，000亿美元，而中国市场在2005年前3G市场容量可能超过200亿美元。

一、TD-SCDMA第三代通信网络解决方案

　　在移动电话用户和移动数据业务同时迅猛增长的今天，对无线网络的带宽和容量的要求进一步提高。如何既能有效且又尽快获得市场利益的从第二代网络向第三代网络平稳过渡成为业内各方人士关注的话题。

　　与其他3G标准相比，TD-SCDMA具有同GSM现有系统框架更具兼容性和频谱更高效利用性等多项优点。尤其在频率资源日益紧张的今天，北京、上海等大城市人口密集地区，GSM用户打不通电话的情况多有发生。随着用户数量进一步增加，情况会更加严重。而TD-SCDMA系统的频谱利用率比GSM高出3至5倍，并在对称业务（如语音业务）和非对称业务（如移动因特网业务）的应用上都具有高度的灵活性，数据传输速率也同样可以灵活选择。在第三代网络运营的初期，有效利用频率资源使第三代网络更贴进现实，更容易给运营商带来可以看得见的价值。

　　也许在不久的将来移动电话用户可以在自由自在的在一台手机上享受GSM/TD-SCDMA双重模式带来的服务。

　　1. 具有高度业务灵活性的3G标准

　　TD-SCDMA（时分同步码分多址）是由中国无线通信标准组织(CWTS)向国际电联提出的标准。目前已被国际电联(ITU)和第三代协作项目组织(3GPP)接受，正式成为ITU第三代移动通信系统标准IMT-2000的家族成员。

　　一般来说，第三代移动通信业务有两种类型：一种是对称的电路交换业务，另一种是非对称 的分组交换业务如高速因特网业务。所谓对称业务，是指信息交换的两个方向棗上行和下行具有相同的数据流量，需要同样的带宽进行传输的业务，例如语音业务和移动可视电话业务等，讲话的双方需要同样的带宽。相反，所谓非对称的业务是指信息交换的两个方向棗上行和下行的数据流量差异明显，需要不同的带宽进行传输的业务，因特网业务就是典型的非对称业务，因为，通常人们在上网时，下载的数据量大大高于上传的数据量。

　　从技术的角度看，国际电联通过的IMT-2000系列标准则可以分成FDD（频分双工）和TDD（时分双工）两种类型。所谓FDD，是通过不同的频带传输上行数据和下行数据，欧洲提出的WCDMA和美国提出的CDMA 2000都是采用FDD技术的标准。而TDD则是把上行数据和下行数据放在相同的频带上传输，通过不同时间段来区分上行和下行数据。TD-SCDMA标准是典型的TDD标准。

　　基于FDD的标准是对称地运行在成对频带上的传输模式，对称的语音和多媒体业务可以被高效地传输。相当于有两条方向相反但同样宽阔的马路，当两边有同样多的汽车时，两条马路的传输效率是很高的。但是，对于非对称业务，相当于马路的一个方向车辆很少，而另一个方向车辆很多的情况，两条马路的总体效率自然下降很多，在移动通信上，就是频谱利用率明显降低。

　　由中国信息产业部电信科学技术研究院(CATT)和德国西门子公司合作开发的基于TDD的TD-SCDMA标准是一种对于不论是对称还是非对称业务都具有最佳性能的3G系统。其优势在于上下行链路间的转换点的位置可以因业务的不同而任意调整。如同有一条非常宽阔的马路，当两个方向的车辆一样多时，我们可以把马路对称地划分为两个方向，当一个方向的车辆很多而另一个方向车辆很少时，我们则可随根据车流量重新划分不同方向马路的宽窄。也就是说，对于对称和非对称两种业务，TD-SCDMA都可提供最佳频谱利用率和最佳业务容 量。

　　此外，TD-SCDMA无线传输方案也是FDMA，TDMA和CDMA三种基本传输模式的灵活结 合。这种结合首先是通过联合检测技术结合在一起的。这使TD-SCDMA的传输容量显著增长。而智能天线技术的采用则使传输容量进一步增长。总之，TD-SCDMA是一个具有高度业务灵活性的3G标准 。

　　2. 频谱利用率最佳的3G系统解决方案

　　移动通信用户对高速数据处理能力的要求是发展第三代移动通信系统的动力。近两年移动通信市场所显现的增长趋势要求实现以下两种主要业务：一是发送和接收需要同样带宽的对称的低比特率语音业务；二是发送和接收需要不同带宽的非对称的高比特率互联网业务。这两种不同类型的业务对3G网络的不同要求是对未来移动通信系统设计的一个特别的挑战。很明显，在对称成对频带上的FDD(频分多址)运行模式，即发送和接收分别在带宽相同（对称但频率不同的两个频带（成对）上进行的模式，非常适合于对称业务。然而，3G非对称业务以及对称和非对称业务的混合导致系统频谱分配和频谱管理将发生相当大的变化。

　　在3G的对称语音业务和多媒体业务方面，由于不同的多媒体业务所要求的业务信道的带宽都是不同的。因此，通常以每MHz的语音信道数量来衡量系统效率的概念一般应被每MHz和每小区数据吞吐量，即频谱效率这一概念所代替。在3G的非对称包交换业务和互联网业务方面，由于其典型特征是上/下行链路中的业务量负载的不对称性，则FDD在一个固定的上/下行链路进行频率分配，想运用灵活的方法理想地实现频谱资源的有效利用是不可能的。因此，在方便、灵活的条件下，以FDD模式实现对称和非对称的业务，其频谱综合利用率不能达到最佳。

　　在这种情况下，一些为克服FDD模式的缺点的研究工作已在进行。结果表明，在FDD方式下，自适应的频谱分享将导致系统自身干扰和引起EMC（电磁兼容性）等问题，增加了系统的复杂性和整体费用。因此，TD-SCDMA的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式，即发送和接收在同一频带（不成对）的不同时隙内进行。其突出优势是，上/下行链路间的时隙分配，可以被一个灵活的转换点改变，以满足和实现所有3G对称和非对称业务的要求。

　　对于FDD和TDD模式下的对称业务，它们的频谱利用率基本上是相等的。然而，FDD在实现互联网业务时，是典型的下行链路（接收）满负载而上行链路（发送）相负载很小。这样，大多数上行链路的频谱不能被利用。作为一种选择，TDD模式极容易设立一个转换点，即大约80％的下行链路获得容量，而上行链路的容量被减至20％。

　　可见，TD-SCDMA模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。但在FDD系统中，由于其固定的上/下行链路分配，导致这个问题不能被彻底解决。总之，中国建议的TD-SCDMA系统具有无线资源灵活时域分配的显著特点，是针对各种双工业务的全球无线业务发展的一个里程碑。

　　3.向3G演进的最佳方案

　　众所周知，中国的移动通信市场正在迅速增长：预计到2005年底，中国移动电话用户将由现在的9000万，增长到2.5亿以上。随着移动电话用户和业务的急剧增长，现有的第二代移动通信网络显然已不能满足这些增长的需求。正在不断发展的第三代技术将大大提高无线频谱的利用率，从而使用户和业务的持续迅速增长成为可能。

　　现实的情况是，目前中国绝大部分的移动通信系统都是基于GSM技术的，即人们现在所熟知的占中国移通信市场近80%分额的中国移动通信集团的“全球通”和占20%以上市场分额的中国联通的GSM网。中国的这两大移动网络运营商为此在近几年投入了大量的资金。人们十分关注，这些巨大的投资能被即将来临的3G所再利用吗？为此，人们希望有一种技术能提供一个独特的、简单的进入下一代移动通信领域的途径，而基于由中国提出并主要被中国和德国公司开发的TD-SCDMA技术则为人们展现了一个从当今的GSM过渡到3G的最佳的解决方案。

　　在技术方面，TD-SCDMA提供了一个向3G移动网络和业务平滑、无缝演进的解决方案。 TD－SCDMA基站可被连接到一个现存的GSM系统。这是TD-SCDMA技术的一个巨大的优势。采用该技术，运营商可以完全利用现有的核心网络。 因此，可以大大降低运营商从现有的、人们所熟知的GSM网络向3G过渡时的技术风险。

　　人们都知道，TD-SCDMA系统的频谱效率比GSM高出3至5倍，其应用于对称业务（如语音业务）和非对称业务（如移动因特网业务）上都具有高度的灵活性，数据传输速率也同样可以灵活选择，即可以根据应用的需要灵活地选择高速或低速传输，这使TD-SCDMA在任何情况下都能提供较高的业务容量。

　　在运营方面，很显然，把3G的基站连接在GSM网络上将缩短3G业务的市场化时间。这也将加速新业务的实施进程，并将使移动因特网应用更快地变为现实。这对运营商和用户都十分有利。采用TD-SCDMA也不会改变现有网络的操作和维护模式，这对运营商来说是十分方便的。

　　在商业方面，将TD-SCDMA引入GSM网络，运营商无需全面安装新的3G基础设施即可提供3G业务。在投资方面，采用TD-SCDMA技术从2G向3G过渡的所有费用将比采用宽带CDMA（W－CDMA）降低30％，在这样一个长期的投资过程中，总的投资风险也将被降低，最终将给用户带来利益。

　　向3G发展是移动通信运营商面向未来发展的必然结果。TD-SCDMA通过降低运营商的风险和投资为现在的第二代移动通信运营商向3G过渡创造了便利的条件，最终受益的将是广大移动通信用户。

二、TD-SCDMA在中国的发展前景

　　对于中国采用哪种3G标准的问题，无论是中国的移动运营商，还是国内外厂商，大家都一致认为在中国几种3G标准会共存。在2000年12月的"新一代移动通信技术发展战略国际研讨会"上，中国移动的总工程师李默芳明确表示，中国移动可能选择TD-SCDMA和 WCDMA作为互补。大唐电信集团李世鹤也肯定地说，在中国三种3G标准都会有，而且中国政府一定会全利支持TD-SCDMA。

　　相比WCDMA和CDMA2000，TD-SCDMA的胜出还面临着不少障碍。在资金、人才、研发投入、市场运作等方面，我们和国际知名企业还有很大差距。

　　NTT DoCoMo中国事务所所长佐野认为，中国能够提出自己的3G标准TD-SCDMA固然有可敬之处，但作为中国政府IT主管部门的信息产业部以及运营商、生产商、科研机构都要综合考虑得和失。NTT DoCoMo认为中国的各大移动运营运商、设备生产商、科研院校缺乏沟通， TD-SCDMA不一定能顺利进入市场。这虽然只是日本人的一家之见，但也在一定程度上反映了国际上对TD-SCDMA市场前景的看法。

　　早在提出标准之初，TD-SCDMA就已经开始积极寻求合作，力图优势互补。在系统方面，与西门子展开全面合作，在北京、慕尼黑、维也纳、米兰联合组建开发队伍。在终端方面，与诺基亚等手机厂商进行合作。在软件方面，与大用公司联手，进入移动通信软件领域。TD-SCDMA计划于2001年第二季度开始进行为期半年的测试。

　　许多人认为中国政府会支持TD-SCDMA，但从目前的形势看，电信早已实行政企分开，年内我国将加入世贸组织，政府机关将越来越少地干预企业的经营。

　　TD-SCDMA的提出，开启了中国移动通信制造企业进入3G市场的大门，但最终中国企业移动通信制造企业能否脱颖而出，我们将拭目以待

【作者: freething】【访问统计:】【2006年04月13日 星期四 10:30】【注册】【打印】