TD-SCDMA系統中幾個重要技術問題的考慮

四川 胡海華

TD-SCDMA系統中幾個重要技術問題的考慮

四川 胡海華

第三代移動通信TD-SCDMA系統在信號處理技術方面有新的要求；該系統需要無線資源管理技術來提高其利用效率，為了保持通信質量又能夠充分使用無線資源，研究和探討無線資源管理的科學算法研究已經成為一個熱點課題。

信號處理技術；無線資源管理技術；頻譜效率；TD

引言

近年來，無線通信計算發展的一個主要方向便是數字信號處理技術。第三代移動通信無線傳輸技術的很大一部分都集中在此。第二代移動通信系統的主要業務是話音，所需要的資源種類比較簡單；無論對頻分和時分的系統，其可使用的無線資源是比較固定的，每個基站有多少條話路就占用多少資源，第三代無線通信中無線資源管理應引起人們的重視。

1 信號處理技術

下面我們僅僅簡單地比較一下數字信號的接收處理技術。在CDMA系統中，我們在一個相同頻段內同時接收到的將是多個碼道，即這些相互重疊的信號是以碼或者波形區分的。而且，由于電波多經傳播，每個不同的碼還有多條時延不同的信號，或者稱之為不同的經，從這些復雜的接收數據中找出我們需要的某一碼道的信號，就是現代數字信號處理的基本任務?？偟恼f來，主要有下面兩種方法：

一種是單信道檢測，如第三代移動通信FDD系統中使用的Rake接收機，這種方法是找出一個需要解調的碼道及其各個經并進行合并，以獲得最好的檢測結果；另一種是多信道檢測，如TD-SCDMA系統中使用的聯合檢測技術，這種方法是將各個相關的碼道檢測及其多經信號聯合進行處理。

從理論上，多信道檢測比單信道檢測的效率要高，但其處理的復雜度隨碼道數的3次方增加。對第三代移動通信FDD系統，其擴頻系數比較大（幾十甚至超過100），使用現代信號處理器是難以實時完成的。而TD-SCDMA的最大擴頻系數僅為16，信號處理的技術復雜度減少，可以方便地予以實現。這也是設計帖結構時，使用多時隙的結構，而不使用大的擴頻系數的一個原因。

2 無線資源管理技術

隨著CDMA技術的出現，在頻率復用系數為1的網絡中，所有用戶同時、同頻工作又相互干擾，此時，CDMA系統無線資源管理技術的重要性就顯現出來。特別是在第三代移動通信系統中，每個用戶要求的業務從話音、低速率數據到2Mbit/s的高速數據，每種業務對通信質量的要求又各不相同。在這樣的網絡中，一個用戶的接入和退出都會對本小區及鄰近小區內的干擾狀況造成影響，特別是高速數據業務，其影響更為明顯。為了保持通信質量又能夠充分使用無線資源，研究和探討無線資源管理的科學算法已經成為一個熱點課題。

一個無線系統的效率，在很大程度上取決與其無線資源管理技術。TD-SCDMA系統從設計之初就考慮到此復雜性問題。TD-SCDMA系統的無線資源十分豐富，除了碼以外，還有時隙和載波頻率。而且，在使用了智能天線技術以后，所有碼道都可以投入業務傳輸，故整個無線資源管理要簡單并有效。而CDMA FDD系統的無線資源管理卻是相當復雜的。

3 頻譜效率

關于移動通信的頻譜效率，主要從兩個方面進行考察：頻譜使用的靈活性和在給定頻寬內能提供的業務能力。

3.1 頻譜使用的靈活性

TD-SCDMA在使用頻譜方面的靈活性主要歸功于采用TDD方式，及其較小的頻帶要求。TDD方式不需要成對頻率，使用一小段頻帶就可以工作，承擔第三代移動通信要求的對稱與非對稱業務。由于使用了1.28Mchip/s低碼片速率，每個載波只需要占用1.6MHz的帶寬，帶寬窄便于頻譜安排。然而，WCDMA系統的一對載波需要10MHz的頻帶（上、下行各5MHz帶寬），CDMA2000 1x系統的一對載波需要2.5MHz的頻帶（上、下行各1.25MHz帶寬）。很顯然，TD-SCDMA不僅占用帶寬窄，便于管理部門進行頻譜安排，也有利于運營商尋找可用的工作頻段。這一點，對于當前移動通信頻率非常緊張的狀況是極其重要的。

3.2 頻譜利用率

第三代移動通信不僅支持對稱的話音業務，還要支持不對稱的IP業務。對于話音業務，頻譜利用率的一般定義是計算其在每小區每兆赫帶寬所能提供的話音信道數，即：

對于第一代移動通信中的模擬FDMA系統，頻率復用系數為11，對第二代移動通信中的TDMA系統和第三代移動通信中的CDMA系統，其頻率復用系數分別為7和1。各種系統的話音頻譜利用率見下表。

各種不同移動通信標準的話音頻譜利用率

對于非對稱數據業務，主要應當考慮兩個方面：傳輸非對稱業務時是否有頻譜的浪費，以及其峰值傳輸數據速率的大小。

因為非對稱業務所需要的上、下行鏈路所傳輸的數據速率是不相等的，應該按照其業務的大小，隨時動態調整上、下行鏈路所使用的頻帶，以使頻譜得到最佳利用。對此，TDD方式是很容易實現的，而FDD方式卻是無法做到的，總是要浪費一部分頻率資源（尤其是上行鏈路）。

再考慮峰值傳輸速率，此時每小區在同一時刻只有一個用戶，沒有多址干擾，往往也不需要擴頻，所以峰值傳輸速率只決定于數據調制方式。目前在各種第三代移動通信標準中的HSDPA都使用16QAM調制。WCDMA HSDPA可以實現的峰值速率為14.4兆比特載波（占用2×5MHz帶寬），TD-SCDMA HSDPA則可以實現的峰值速率為2.8兆比特載波（占用1.6MHz帶寬），也可以根據實際需要采用多載波捆綁方式，使用6載波（和一個載波的WCDMA占用相同帶寬）時則可以達到19.3兆比特載波，比WCDMA高20%以上。

以上分析可見，TD-SCDMA系統可以提供最高的頻譜利用率。

［1］李世鶴，楊運年.TD-SCDMA第三代移動通信系統.北京：人民郵電出版社，2007.

［2］索紅光，王海燕，趙清杰，等.現代通信技術概論.北京：國防工業出版社，2004.

［3］祁玉生，邰世祥.現代移動通信系統.北京：人民郵電出版社，1999.

（編輯 劉麗娜）

（作者單位：成都航空職業技術學院）