TD-SCDMA系统中几个重要技术问题的考虑

四川 胡海华

TD-SCDMA系统中几个重要技术问题的考虑

四川 胡海华

第三代移动通信TD-SCDMA系统在信号处理技术方面有新的要求；该系统需要无线资源管理技术来提高其利用效率，为了保持通信质量又能够充分使用无线资源，研究和探讨无线资源管理的科学算法研究已经成为一个热点课题。

信号处理技术；无线资源管理技术；频谱效率；TD

引言

近年来，无线通信计算发展的一个主要方向便是数字信号处理技术。第三代移动通信无线传输技术的很大一部分都集中在此。第二代移动通信系统的主要业务是话音，所需要的资源种类比较简单；无论对频分和时分的系统，其可使用的无线资源是比较固定的，每个基站有多少条话路就占用多少资源，第三代无线通信中无线资源管理应引起人们的重视。

1 信号处理技术

下面我们仅仅简单地比较一下数字信号的接收处理技术。在CDMA系统中，我们在一个相同频段内同时接收到的将是多个码道，即这些相互重叠的信号是以码或者波形区分的。而且，由于电波多经传播，每个不同的码还有多条时延不同的信号，或者称之为不同的经，从这些复杂的接收数据中找出我们需要的某一码道的信号，就是现代数字信号处理的基本任务。总的说来，主要有下面两种方法：

一种是单信道检测，如第三代移动通信FDD系统中使用的Rake接收机，这种方法是找出一个需要解调的码道及其各个经并进行合并，以获得最好的检测结果；另一种是多信道检测，如TD-SCDMA系统中使用的联合检测技术，这种方法是将各个相关的码道检测及其多经信号联合进行处理。

从理论上，多信道检测比单信道检测的效率要高，但其处理的复杂度随码道数的3次方增加。对第三代移动通信FDD系统，其扩频系数比较大（几十甚至超过100），使用现代信号处理器是难以实时完成的。而TD-SCDMA的最大扩频系数仅为16，信号处理的技术复杂度减少，可以方便地予以实现。这也是设计帖结构时，使用多时隙的结构，而不使用大的扩频系数的一个原因。

2 无线资源管理技术

随着CDMA技术的出现，在频率复用系数为1的网络中，所有用户同时、同频工作又相互干扰，此时，CDMA系统无线资源管理技术的重要性就显现出来。特别是在第三代移动通信系统中，每个用户要求的业务从话音、低速率数据到2Mbit/s的高速数据，每种业务对通信质量的要求又各不相同。在这样的网络中，一个用户的接入和退出都会对本小区及邻近小区内的干扰状况造成影响，特别是高速数据业务，其影响更为明显。为了保持通信质量又能够充分使用无线资源，研究和探讨无线资源管理的科学算法已经成为一个热点课题。

一个无线系统的效率，在很大程度上取决与其无线资源管理技术。TD-SCDMA系统从设计之初就考虑到此复杂性问题。TD-SCDMA系统的无线资源十分丰富，除了码以外，还有时隙和载波频率。而且，在使用了智能天线技术以后，所有码道都可以投入业务传输，故整个无线资源管理要简单并有效。而CDMA FDD系统的无线资源管理却是相当复杂的。

3 频谱效率

关于移动通信的频谱效率，主要从两个方面进行考察：频谱使用的灵活性和在给定频宽内能提供的业务能力。

3.1 频谱使用的灵活性

TD-SCDMA在使用频谱方面的灵活性主要归功于采用TDD方式，及其较小的频带要求。TDD方式不需要成对频率，使用一小段频带就可以工作，承担第三代移动通信要求的对称与非对称业务。由于使用了1.28Mchip/s低码片速率，每个载波只需要占用1.6MHz的带宽，带宽窄便于频谱安排。然而，WCDMA系统的一对载波需要10MHz的频带（上、下行各5MHz带宽），CDMA2000 1x系统的一对载波需要2.5MHz的频带（上、下行各1.25MHz带宽）。很显然，TD-SCDMA不仅占用带宽窄，便于管理部门进行频谱安排，也有利于运营商寻找可用的工作频段。这一点，对于当前移动通信频率非常紧张的状况是极其重要的。

3.2 频谱利用率

第三代移动通信不仅支持对称的话音业务，还要支持不对称的IP业务。对于话音业务，频谱利用率的一般定义是计算其在每小区每兆赫带宽所能提供的话音信道数，即：

对于第一代移动通信中的模拟FDMA系统，频率复用系数为11，对第二代移动通信中的TDMA系统和第三代移动通信中的CDMA系统，其频率复用系数分别为7和1。各种系统的话音频谱利用率见下表。

各种不同移动通信标准的话音频谱利用率

对于非对称数据业务，主要应当考虑两个方面：传输非对称业务时是否有频谱的浪费，以及其峰值传输数据速率的大小。

因为非对称业务所需要的上、下行链路所传输的数据速率是不相等的，应该按照其业务的大小，随时动态调整上、下行链路所使用的频带，以使频谱得到最佳利用。对此，TDD方式是很容易实现的，而FDD方式却是无法做到的，总是要浪费一部分频率资源（尤其是上行链路）。

再考虑峰值传输速率，此时每小区在同一时刻只有一个用户，没有多址干扰，往往也不需要扩频，所以峰值传输速率只决定于数据调制方式。目前在各种第三代移动通信标准中的HSDPA都使用16QAM调制。WCDMA HSDPA可以实现的峰值速率为14.4兆比特载波（占用2×5MHz带宽），TD-SCDMA HSDPA则可以实现的峰值速率为2.8兆比特载波（占用1.6MHz带宽），也可以根据实际需要采用多载波捆绑方式，使用6载波（和一个载波的WCDMA占用相同带宽）时则可以达到19.3兆比特载波，比WCDMA高20%以上。

以上分析可见，TD-SCDMA系统可以提供最高的频谱利用率。

［1］李世鹤，杨运年.TD-SCDMA第三代移动通信系统.北京：人民邮电出版社，2007.

［2］索红光，王海燕，赵清杰，等.现代通信技术概论.北京：国防工业出版社，2004.

［3］祁玉生，邰世祥.现代移动通信系统.北京：人民邮电出版社，1999.

（编辑 刘丽娜）

（作者单位：成都航空职业技术学院）