摘要　簡(jiǎn)要介紹了TD-SCDMA系統(tǒng)及其特點(diǎn)，著重闡述了TD-SCDMA系統(tǒng)增強(qiáng)型技術(shù)HSDAP和HSUPA，最后分析了TD-SCDMA增強(qiáng)型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1、TD-SCDMA系統(tǒng)及其特點(diǎn)

　　TD-SCDMA系統(tǒng)靈活地結(jié)合了TDMA和CDMA兩種基本傳輸模式，采用了智能天線、多用戶檢測(cè)（JD）、正交可變擴(kuò)頻系數(shù)、Turbo編碼技術(shù)、ODMA等技術(shù)。TD-SCDMA工作于2010～2025MHz，載波帶寬1.6MHz，碼片速率為1.28Mchips，最多能提供2Mbit/s的傳輸速率，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和用戶設(shè)備三部分組成。TD-SCDMA系統(tǒng)技術(shù)的突出特點(diǎn)都集中在其無(wú)線接入網(wǎng)的無(wú)線傳輸技術(shù)中，其主要特點(diǎn)有：（1）采用TDD方式，通過靈活改變上/下行鏈路間的時(shí)隙分配可以實(shí)現(xiàn)3G對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù)，滿足不同的業(yè)務(wù)要求；（2）采用智能天線，利用其定向性降低了小區(qū)間頻率復(fù)用所產(chǎn)生的干擾，并通過更高的頻率復(fù)用率提供了更高的上下行容量；（3）采用聯(lián)合檢測(cè)，把所有用戶的信號(hào)當(dāng)作有用信號(hào)加以利用，消除和減輕了多徑多址干擾；（4）同步CDMA克服了異步CDMA多址技術(shù)由于移動(dòng)終端發(fā)射的碼道信號(hào)到達(dá)基站時(shí)間不同，造成碼道非正交所帶來(lái)的干擾問題，提高了TD-SCDMA系統(tǒng)容量和頻譜利用率；（5）采用軟件無(wú)線電，通過軟件方式更加靈活地完成硬件的功能。

2、TD-SCDMA系統(tǒng)增強(qiáng)型技術(shù)

　　2.1　HSDPA技術(shù)

　　3G定義的2Mbit/s的峰值傳輸速率對(duì)于大部分現(xiàn)有的分組業(yè)務(wù)而言基本夠用，然而對(duì)于許多對(duì)流量和遲延要求較高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，需要系統(tǒng)提供更高的傳輸速率和更短的時(shí)延。為了更好地發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，TD-SCDMA在R5中引入高速下行鏈路分組接入（HSDPA，High Speed Downlink Packet Access）技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上使下行數(shù)據(jù)峰值速率有了很大的提高。

　　HSDPA通過采用自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC），混合自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（HARQ），快速調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)增加系統(tǒng)吞吐量，減少傳輸時(shí)延，提高峰值速率。AMC能夠通過自適應(yīng)地調(diào)整HS-DSCH信道傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制和編碼方式。HARQ是通過發(fā)送冗余信息，改變編碼速率來(lái)自適應(yīng)信道條件，采用選擇性重傳和停止等待重傳兩種方式。HSDPA中的調(diào)度主要由Node B中新增的MAC-hs功能實(shí)體完成，其核心思想是合理分配共享資源（碼字、功率），最大化資源的利用率。HSDPA的調(diào)度很大程度上決定AMC和HARQ的效率和性能。

　　HSDPA主要靠其專用信道HS-DSCH來(lái)承載高速業(yè)務(wù)，HS-DSCH對(duì)應(yīng)的物理信道為HS-PDSCH。HS-DSCH采用QPSK或16QAM的調(diào)制方式，信道編碼只采用卷積碼，TTI（傳輸時(shí)間間隔）為2ms，不復(fù)用傳輸信道。為了支持HS-DSCH的操作，HSDPA在物理層引入了一個(gè)上行的HS-DSCH共享信息信道（HS-SCCH）和一個(gè)下行的HS-DSCH共享控制信道（HS-SICH），用于基站和UE控制信息的交互。HS-SCCH用于承載相關(guān)下行控制信息，傳送從Node B到UE的下行信令，包括UE識(shí)別、HARQ相關(guān)的信息以及鏈路自適應(yīng)機(jī)制所選擇的HS-DSCH傳輸格式的參數(shù)。HS-SCCH擴(kuò)頻因子為16，調(diào)制方式為QPSK。HS-SICH用于反饋相關(guān)的上行信息，向Node B傳遞用于支持HARQ的ACK/NACK信令，同時(shí)它還傳輸用于鏈路自適應(yīng)的信道質(zhì)量指示（CQI，Channel Quality Indicator）。CQI用于指示當(dāng)前信道的質(zhì)量，Node B根據(jù)CQI決定下一次發(fā)送的傳輸格式。HS-SICH的擴(kuò)頻因子為16。

　　對(duì)于WCDMA系統(tǒng)，HSDPA理論峰值速率可達(dá)14.4Mbit/s，但是WCDMA系統(tǒng)如果要在10Mbit/s的帶寬內(nèi)提供HSDPA，須要求上下行的5Mbit/s帶寬分別都是連續(xù)的，而對(duì)于每個(gè)載波寬度只有1.6MHz的TD-SCDMA系統(tǒng)，HSDPA理論峰值速率雖然只有2.8Mbit/s，但TD-SCDMA可以使用若干個(gè)分離的1.28M載波。如采用多載波HSDPA方案，TD-SCDMA理論峰值速率可以達(dá)到N×2.8Mbit/s（N為載波個(gè)數(shù)），在10Mbit/s帶寬內(nèi)能夠達(dá)到的峰值速率大于WCDMA。此外，由于TD-SCDMA系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)信道分配，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整上下行時(shí)隙，使得系統(tǒng)能更好地支持HSDPA的非對(duì)稱業(yè)務(wù)，對(duì)于WCDMA在帶寬資源受限的情況下，這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

　　2.2　HSUPA技術(shù)

　　與下行鏈路相比而言，上行鏈路速率和吞吐量偏低，為滿足要求更高的上行速率業(yè)務(wù)發(fā)展需要，3GPP從R6版本開始，開展了對(duì)上行鏈路增強(qiáng)或稱為高速上行分組接入（HSUPA）的研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作。在2006年2月的RAN1 #44會(huì)議上，完成了針對(duì)TD-SCDMA上行增強(qiáng)技術(shù)的驗(yàn)證工作。TD-SCDMA上行鏈路增強(qiáng)研究主要考慮了同步HARQ，AMC以及更為靈活的快速數(shù)據(jù)調(diào)度算法等技術(shù)。

　　2.2.1 自適應(yīng)編碼調(diào)制（AMC）

　　AMC是一種鏈路自適應(yīng)技術(shù)，其基本原理是通過改變調(diào)制和編碼的格式使它在系統(tǒng)限制范圍內(nèi)和信道條件相適應(yīng)，提高小區(qū)平均吞吐量。通過采用AMC技術(shù)，處于有利位置的用戶可以在理想信道條件下使用較高階的調(diào)制編碼方式和較高的編碼速率，獲得盡可能高的數(shù)據(jù)吞吐率，而在不太理想的信道條件下則使用較低階的調(diào)制編碼方式和較低的編碼速率。AMC鏈路自適應(yīng)用基于改變調(diào)制編碼方式代替改變發(fā)射功率，減少了沖突。

　　以前版本中的TDD系統(tǒng)上行調(diào)制方式為QPSK，在Release 6中HSUPA引入8PSK調(diào)制方式。TDD系統(tǒng)中OVSF碼資源有限，所以高階調(diào)制方式的引進(jìn)有可能提高系統(tǒng)的吞吐量。

　　2.2.2　自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）

　　HARQ是指在接收到的數(shù)據(jù)包發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)送端按照某種方式重傳。終端在收到數(shù)據(jù)后向基站發(fā)送報(bào)告信息，說明接收的數(shù)據(jù)正確或者錯(cuò)誤。終端收到基站重傳數(shù)據(jù)后，在進(jìn)行解碼時(shí)，不會(huì)拋棄傳輸失敗的數(shù)據(jù)塊而是結(jié)合前次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊以及重傳的數(shù)據(jù)塊，充分利用它們攜帶的相關(guān)信息，這樣就可以增加正確譯碼的概率。由于HARQ將前向糾錯(cuò)編碼FEC和ARQ技術(shù)結(jié)合在一起，使發(fā)送端發(fā)送的碼不僅具有檢錯(cuò)能力，還具有一定的糾錯(cuò)能力，從而可以得到更低的剩余誤塊率。

　　HARQ具有鏈路自適應(yīng)性，它可以自動(dòng)根據(jù)瞬時(shí)信道條件，靈活調(diào)整有效編碼速率，補(bǔ)償因采用鏈路適配所帶來(lái)的誤碼。HARQ數(shù)據(jù)包的重傳在移動(dòng)終端和基站間直接進(jìn)行，繞開了Iub接口傳輸，使得Node B控制的重傳時(shí)延更小，因此物理信道可工作于誤碼概率稍高的條件下，這樣就提升了系統(tǒng)的容量。HSUPA支持兩種合并機(jī)制：對(duì)基站重發(fā)相同的分組包進(jìn)行前后合并或?qū)局匕l(fā)含有不同編碼（即冗余信息）的分組包進(jìn)行增量冗余合并。

　　2.2.3　基于Node B的快速調(diào)度

　　Node B控制的快速分組調(diào)度在R6之前的版本標(biāo)準(zhǔn)中，支持對(duì)UE的傳輸格式組合（TFC）進(jìn)行控制，但控制實(shí)體位于RNC。HSUPA將TFC控制和時(shí)間調(diào)度功能移到Node B，能夠?qū)ι闲胸?fù)載的快速變化做出及時(shí)響應(yīng)，大大縮短了調(diào)度控制信令和UE響應(yīng)的時(shí)延。不僅如此，這樣做還可以更好地對(duì)Node B接收機(jī)的上行干擾進(jìn)行控制，降低背景噪聲，保留較高的上行RoT門限值，使小區(qū)負(fù)載總是處于十分接近預(yù)負(fù)載門限的水平，從而提供了更大的上行吞吐量，充分利用了有限的帶寬資源。快速調(diào)度技術(shù)是HSUPA的一個(gè)重要要素，某種程度上決定了系統(tǒng)的性能。TDD系統(tǒng)中Node B快速調(diào)度包括快速速率調(diào)度和快速物理資源調(diào)度。

　　在基于Node B的快速速率調(diào)度中，由Node B控制TFCs集合，稱之為“Node B控制的TFC子集”，該子集的大小由RNC在連接建立初始時(shí)配置，在連接過程中可以用信令來(lái)改變?cè)摷系拇笮『蛢?nèi)容。UE使用Rels 5中的TFC選擇算法從這些子集中選取合適的TFC。當(dāng)用戶有足夠的功率余量和待傳的數(shù)據(jù)時(shí)，可以選擇子集中的任何TFC。

　　在TD-SCDMA系統(tǒng)中同一小區(qū)內(nèi)不同用戶采用相同擾碼，上行鏈路采用正交可變擴(kuò)頻因子碼（OVSF）區(qū)分用戶，上行OVSF碼字資源是有限的。Node B的快速物理資源調(diào)度可以根據(jù)用戶的傳輸需求和信道條件，對(duì)包括時(shí)隙和OVSF碼字的物理資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配和重分配，避免碼資源短缺，保障系統(tǒng)高效工作。將物理資源分配功能移至Node B能夠避免處理過程中Iub接口的延時(shí)，從而減小物理資源的初始請(qǐng)求/響應(yīng)的延時(shí)，也避免了UTRAN棧的延時(shí)，使得響應(yīng)的重傳延時(shí)減少；能夠更好地跟蹤UE緩存狀態(tài)，根據(jù)UE緩沖器指示快速改變資源分配，降低時(shí)延，改善小區(qū)吞吐量；能夠更好地跟蹤無(wú)線鏈路的性能，根據(jù)無(wú)線鏈路的性能分配資源，更有效地利用物理資源空間，減少為防止過載而預(yù)留的系統(tǒng)資源，從而改善小區(qū)整體的吞吐量。

3、TD-SCDMA增強(qiáng)型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　在基本完成HSDPA、HSUPA（統(tǒng)稱HSPA）的標(biāo)準(zhǔn)制訂后，3GPP尋求進(jìn)一步增強(qiáng)UMTS系統(tǒng)通信能力的技術(shù)方案，保持UMTS系統(tǒng)在中長(zhǎng)期的技術(shù)領(lǐng)先性與競(jìng)爭(zhēng)力。業(yè)界普遍認(rèn)為，HSPA網(wǎng)絡(luò)將構(gòu)成未來(lái)3G系統(tǒng)的一部分，并且須提供一個(gè)向LTE平滑過渡的途徑。2006年3月，3GPP RAN第31次全會(huì)通過了開展HSPA演進(jìn)（HSPA+）項(xiàng)目的決定，試圖進(jìn)一步對(duì)HSDPA、HSUPA進(jìn)行增強(qiáng)，對(duì)基于HSPA的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的容量和性能進(jìn)行研究。2006年6月，3GPP RAN第32次會(huì)議上引入了HSPA+的技術(shù)報(bào)告。HSPA+的目標(biāo)如下。

　　* 在轉(zhuǎn)化到3GPP LTE中的OFDM平臺(tái)之前，充分開發(fā)CDAM系統(tǒng)的潛能；

　　* 在5MHz頻譜內(nèi)能夠達(dá)到LTE的性能要求；

　　* HSPA演進(jìn)系統(tǒng)和LTE系統(tǒng)間的互操作應(yīng)使得從一種技術(shù)向另一種技術(shù)盡可能平滑，并應(yīng)便于兩種技術(shù)的共同運(yùn)行；

　　* 演進(jìn)的HSPA網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能作為一種只提供分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)而運(yùn)行；

　　* 與HSPA演進(jìn)之前的系統(tǒng)相兼容，且以前的終端設(shè)備性能不會(huì)降低；

　　* HSPA網(wǎng)絡(luò)設(shè)施通過簡(jiǎn)單升級(jí)就能支持HSPA演進(jìn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。

　　LTE系統(tǒng)在接口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上都將做出較大的變革，與現(xiàn)有系統(tǒng)并不具有十分明確的演進(jìn)關(guān)系，是一種“革命性”的全新系統(tǒng)。HSPA+通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)來(lái)改進(jìn)性能，同時(shí)向后兼容UTRAN現(xiàn)有的無(wú)線接口，與LTE相比更強(qiáng)調(diào)與此前3GPP系統(tǒng)的后向兼容性。HSPA+為RAN和核心網(wǎng)提供增強(qiáng)技術(shù)，平衡HSPA和LTE的運(yùn)行和發(fā)展。

　　目前，HSPA+的研究工作處于早期討論階段，沒有進(jìn)入正式地標(biāo)準(zhǔn)制定階段，應(yīng)抓緊時(shí)間、集中力量積極開展TDD HSPA+的研究，取得較大突破，形成相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步擴(kuò)大TD-SCDMA技術(shù)的后續(xù)發(fā)展空間。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　當(dāng)前，我國(guó)正處在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的前夕，3G的運(yùn)行需要提供更高速率、更大帶寬的業(yè)務(wù)，以及支持這些業(yè)務(wù)的增強(qiáng)型技術(shù)。將HSPA引入TD-SCDMA將能夠進(jìn)一步發(fā)揮TD-SCDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，使其能提供更高速、可靠的業(yè)務(wù)。目前，需要進(jìn)一步對(duì)TD-SCDMA的繼續(xù)演進(jìn)開展研究，并推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。我們相信，TD-SCDMA技術(shù)和產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中將不斷發(fā)展，TD-SCDMA在未來(lái)仍將是國(guó)際通信的主流標(biāo)準(zhǔn)之一。