??? TD-SCDMA標準的形成
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??? TD-SCDMA作為具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代移動通信標準，在我國的通信發(fā)展史上具有重要的意義。1999年TD-SCDMA標準以其具備的技術優(yōu)勢被ITU采納，作為ITU認可的第三代移動通信無線傳輸技術之一，列入ITU-RM.1457。在2001年3月，TD-SCDMA被正式列入3GPP關于第三代移動通信系統(tǒng)的技術規(guī)范，包含在Release4版本中，這表明TD-SCDMA作為一個國際標準，被眾多的業(yè)界通信制造商和運營商所接受，并為以后的市場化打開了局面。

??? 2002年10月23日，信息產(chǎn)業(yè)部公布TD-SCDMA頻譜規(guī)劃，為TD-SCDMA標準劃分了總計155MHz的非對稱頻段，這一豐富的頻率資源，為TD-SCDMA的發(fā)展提供了更為充分的條件。2006年1月20日，信息產(chǎn)業(yè)部正式頒布了作為第三移動通信技術的TD-SCDMA系列行業(yè)標準，為TD-SCDMA的商業(yè)運營奠定了良好的基礎。近年來，TD-SCDMA的后續(xù)增強和演進技術一直在業(yè)界進行研究和完善，并以標準的形式逐步得以確立，形成了比較完整的TD-SCDMA技術發(fā)展路標。

??? TD-SCDMA技術詮釋

??? 在3GPPRelease4的接入技術中，引入了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA標準，由于該標準使用的是時分雙工，碼片速率是1.28Mcps，相比3.84Mcps TDD的速率較低，被稱為“Low Chip Rate TDD”（LCR TDD）。

??? TD-SCDMA不僅采用了TDD的時分雙工模式，還綜合了多種接入技術：TDMA（時分多址）、CDMA（碼分多址）、FDMA（頻分多址）和SCDMA（空分多址）的特點，并能夠支持國際電聯(lián)在承載業(yè)務能力和不同無線傳播環(huán)境方面對第三代移動通信系統(tǒng)的要求。此外TD-SCDMA還采用了智能天線、聯(lián)合檢測、同步CDMA等先進的關鍵無線技術，在頻譜利用率和不對稱業(yè)務的支持等方面，具有比較突出的優(yōu)勢。

??? 作為一個時分雙工的系統(tǒng)，TD-SCDMA空中接口的上行和下行工作在同一頻率的不同時隙上，1.6MHz的帶寬相對使用5MHz*2成對帶寬的FDD（即WCDMA）和5MHz帶寬的3.84McpsTDD來說，具有更高的靈活性。通過上下行時隙數(shù)量的靈活配置，它能夠很好的支持非對稱業(yè)務。作為一個獨立的移動通信系統(tǒng)，它還可以支持與GSM、WCDMA或3.84McpsTDD系統(tǒng)之間的切換和漫游。

??? 從制定標準的角度講，TD-SCDMA最大程度地和3.84McpsTDD技術保持了共同性。在空中接口的高層協(xié)議和網(wǎng)絡設施方面，TD-SCDMA都和其他模式保持了盡可能的相同。但在物理層結(jié)構(gòu)和關鍵技術方面，TD-SCDMA卻有著自己的特點。因此在高層的信令和接口協(xié)議中，對一些字段和參數(shù)做了相應的增加、修改或者擴展，來適應對物理層的支持。

??? 物理層是TD-SCDMA最具有特色的地方，在空中接口物理層的幀結(jié)構(gòu)、同步機制等方面，TD-SCDMA有其自身的特點。

??? TD-SCDMA的無線幀周期為10ms，一個無線幀周期被分成2個相同的5ms的子幀。每一個無線幀，被分為7個業(yè)務時隙和3個特殊時隙：DwPTS（下行導頻時隙），GP（保護間隔）和UpPTS（上行導頻時隙）。之所以要劃分出2個5ms的子幀，主要是為了用來滿足空中接口快速功率控制（每秒最大200次）和智能天線的波束賦型的需要。

??? 事實上，由于傳播時延的影響，上下行之間的切換可能會帶來干擾。這種干擾決定了小區(qū)的大小。通過“DwPTS（下行導頻）□GP（保護間隙）□UpPTS（上行導頻）”的結(jié)構(gòu)，上行和下行時隙間有了適當?shù)拈g隔，相互間的干擾很大程度上得到了避免，同時GP的長度也決定了小區(qū)的覆蓋半徑，理論上最大半徑可以達到11.25公里。

??? 物理層過程中，最主要的不同點在于TD-SCDMA采用上行同步，和3.84McpsTDD中采用的由高層執(zhí)行的定時提前的同步方式不同。由于減少了高層的參與，實現(xiàn)更為有效和直接。另外每秒200次的快速閉環(huán)功率控制用來減小干擾，抵抗深衰落。

??? TD-SCDMAHSDPA演進

??? 為了能夠更好地滿足無線數(shù)據(jù)業(yè)務的急劇增加對網(wǎng)絡性能帶來的需求，3GPPRelease5引入了一項重要的增強技術——HSDPA（全稱為高速下行分組接入）。它采用共享的下行信道進行數(shù)據(jù)傳輸，可以達到更高的數(shù)據(jù)吞吐量，它適合于瞬時下行速率要求較高的高突發(fā)性業(yè)務，并能有效降低數(shù)據(jù)重傳的程度和傳輸時延，特別適合如視頻點播、網(wǎng)上沖浪等各種上下行不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務。

??? HSDPA中采用了AMC（自適應調(diào)制編碼）、HARQ（混合自動重傳請求）等增強技術提高下行的吞吐量。HSDPA的調(diào)制方式采用QPSK和16QAM，并使用更靈活的速率匹配機制實現(xiàn)多種編碼速率。AMC在物理層實現(xiàn)了鏈路的自適應功能：下行的發(fā)送機制（包括調(diào)制方式、編碼速率等等）將根據(jù)無線鏈路的條件在每一個發(fā)送時間間隔（TTI）進行實時的改變。而另一個主要特征HARQ和相應的HSDPA調(diào)度功能，則是在媒體接入控制層（MAC）完成。在UMTS無線接入網(wǎng)，這些功能都被包含在一個新的實體——MAC-hs。MAC-hs位于UE和NodeB，因此HSPDA的重傳、調(diào)度都是由基站來完成的。由于減少了Iub接口的消息過程和RNC的參與，重傳的時延被縮短、效率得到提高。

??? 3GPPRelease5也制定了TD-SCDMA的HSDPA技術規(guī)范，下行方向上定義了高速下行共享信道（HS-DSCH）完成高速的下行數(shù)據(jù)傳輸。作為一個時間共享的傳輸信道，它被映射到一個新定義物理下行數(shù)據(jù)信道——高速物理下行共享信道（HS-PDSCH）。和HS-DSCH相關的兩個物理層的共享控制信道：下行的HS-SCCH和上行的HS-SICH，也在規(guī)范中定義，通過這兩個控制信道的配合，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈]環(huán)控制。

下行HS-DSCH信道用于承載高速共享信道的數(shù)據(jù)。對于TD-SCDMA系統(tǒng)，承載HS-DSCH的HS-PDSCH的擴頻因子可以使用SF16或SF1，多條HS-PDSCH可以采用碼復用的方式用于多個UE，也可以給具有多碼能力的一個UE使用。在時域上，TD-SCDMA的傳輸時間間隔為5ms。

??? HS-SCCH來發(fā)送HS-DSCH信道的控制信息。當UE要接收數(shù)據(jù)時，會先到HS-SCCH來監(jiān)聽在下一個HS-DSCHTTI上是否是傳遞給自己的數(shù)據(jù)，HS-SCCH要比HS-DSCH提前最少2個時隙。HS-SCCH攜帶該每一個HS-DSCHTTI相關的下行信令，包括UE的唯一標識；傳輸格式和資源信息（TFRI）；HARQ指示：指示UE當前數(shù)據(jù)塊是否是傳送過的數(shù)據(jù)塊的重傳。

??? UE用高速共享信息信道（HS-SICH）來傳送HARQ的確認信息和信道質(zhì)量，從而為NodeB的分組調(diào)度和重傳提供反饋。HS-SICH和關聯(lián)的HS-DSCH之間是最小8個時隙的定時關系。該信道由下行數(shù)據(jù)塊的接收響應ACK/NAK和信道質(zhì)量指示（CQI）兩部分組成，共有8bit，3條信道之間需要按照高層指定的時序關系，協(xié)同工作，從而完成高速可靠的下行數(shù)據(jù)傳輸。概括說來主要是依靠UE測量并上報接收的數(shù)據(jù)質(zhì)量，NodeB根據(jù)反饋合理調(diào)整無線資源來實現(xiàn)對共享信道的快速調(diào)度和數(shù)據(jù)傳輸。

??? N頻點的多載頻技術

??? TD-SCDMA在3GPPR4中完成的技術方案，是一個單載頻的技術方案。由于TD-SCDMA的單載頻帶寬為1.6MHz，系統(tǒng)的整體容量受到限制。為了更好的擴充TD-SCDMA的系統(tǒng)能力，更好的滿足不斷增長的市場需求，對于TD-SCDMA多載頻技術的研究在2005-2006年成為一個熱點。在技術研究和外場實驗中發(fā)現(xiàn)，位于TSO時隙的全向發(fā)射的P-CCPCH廣播信道，因無智能天線帶來的波束賦形增益，其性能需要著重考慮。如何有效降低P-CCPCH廣播信道的同頻干擾，提高信道的覆蓋能力，成為TD-SCDMA規(guī)模組網(wǎng)，特別是發(fā)展多載頻技術的一個難點和重點。

??? 主要的技術特征

??? 綜合考慮上述的因素，提出了TD-SCDMAN頻點技術的多載頻方案。即，每個TD-SCDMA小區(qū)可以配置多個載頻，稱為一個N頻點小區(qū)。如，在通常的5MHz的頻譜內(nèi)，可配置3個載頻。

??? 和傳統(tǒng)多載波技術不同的是，這多個載頻同屬于一個小區(qū)，共享公共的資源和信道。每個小區(qū)中，僅在一個載頻上發(fā)送DwPTS和廣播信息，在公共廣播中發(fā)送多個頻點的資源信息。針對每個小區(qū)，從分配到的n個頻點中確定一個作為主載頻，其他的作為輔載頻。在同一個小區(qū)內(nèi)，僅在主載頻的TSO上全向發(fā)送DwPTS和廣播信息（P-CCPCH），輔載頻的TSO不使用。對支持多頻點的小區(qū)，有且僅有一個主載頻。主載頻和輔載頻使用相同的擾碼和基本Midamble碼。

??? 對于每個小區(qū)的公共控制信道DwPTS、P-CCPCH、PICH、S-CCPCH、PRACH等規(guī)定僅配置在主載頻上，UpPCH、FPACH在輔載頻上的使用可行性，有待進一步研究。業(yè)務的多時隙配置限定在同一載頻上，同一用戶的上下行配置在同一載頻。考慮到設備可實現(xiàn)性，主載波和輔載波的時隙轉(zhuǎn)換點建議配置為相同。

??? 對標準的影響

??? 引入N頻點技術方案會對原有的單載波技術標準帶來一定的修訂。主要的影響體現(xiàn)在空中接口（Uu）和Iub接口的技術規(guī)范中。

??? 對于Uu接口，需要通知UE有關的多個載頻的信息，使UE在小區(qū)搜索、業(yè)務建立和切換過程中，能夠獲知系統(tǒng)的多載頻配置和業(yè)務使用的載頻配置。UE在主載頻的PRACH信道發(fā)起接入請求后，可根據(jù)網(wǎng)絡的配置轉(zhuǎn)到輔載頻建立業(yè)務。在切換過程中，UE應能在不同小區(qū)的主載頻和輔載頻之間切換。

??? 對于Iub接口，需要增加RNC對NB多個載頻的資源管理功能。一方面類似于Uu接口，需要針對業(yè)務建立和切換過程，在相應的信令消息中，增加相應的頻點配置信息。另一方面，需要在維護管理過程中，增加對主載頻和輔載頻的頻點和時隙配置信息，和RNC對輔載頻的靈活建立刪除和修改的能力。

??? 目前中國通信標準化協(xié)會（CCSA）已經(jīng)在TD-SCDMA行業(yè)標準中完成了有關N頻點多載頻方案制定，并在制定過程中，考慮了和單載波方案的兼容，保證了支持單載頻的TD-SCDMA手機，能夠在N頻點網(wǎng)絡中正常使用。

??? 簡而言之，N頻點的多載頻技術方案，就是在業(yè)務時隙采用同頻組網(wǎng)的方式，而在承載因全向發(fā)射而沒有波束賦形增益的廣播信道的TSO時隙，采取類似異頻組網(wǎng)的主-輔載波技術，在成倍提高TD-SCDMA的系統(tǒng)容量的同時，保證了頻譜利用率，并有效降低了系統(tǒng)TSO時隙的同頻干擾，提高了廣播信道的載干比，降低了手機下行解調(diào)能力要求，加快了UE的小區(qū)搜索過程。同時，也使得廣播信道的發(fā)射功率有了更大的余量，提高了小區(qū)的覆蓋能力。經(jīng)過實際的外場試驗證明，N頻點技術應作為TD-SCDMA組網(wǎng)的主要技術方案。

??? 多載波HSDPA

??? 在TD-SCDMAN頻點技術逐漸成為TD-SCDMA主要組網(wǎng)方案的條件下，如何將HSDPA和N頻點技術相結(jié)合，形成TD-SCDMA的多載波HSDPA技術，不論是從市場發(fā)展還是技術競爭力的需要，都成為TD-SCDMA技術今后發(fā)展的迫切要求。

??? 文中為了和行業(yè)標準表述一致，在本節(jié)均用“多載波”描述，和上節(jié)“多載頻”意義相同。

??? 主要的技術特征

??? TD-SCDMA多載波HSDPA是在原有的單載波HSDPA方案和N頻點技術基礎上的增強。在兼容N頻點行標的前提下，多載波HSDPA技術中的多個載波就是N頻點小區(qū)中的多個載波；每個載波可單獨用于HSDPA，也可以同時用于專用信道。

??? 和單載波HSDPA不同的是，HS-DPSCH和HS-SCCH和HS-SICH可以建立在多載波小區(qū)中的多個載波上。每個載波上的HS-DPSCH物理信道可以為多個用戶以時分或者碼分方式共享，每個用戶也可同時分配多個載波上的HS-PDSHC物理信道資源，但要求資源占用的多個載波連續(xù)。當數(shù)據(jù)僅在一個載波上傳輸時，其機制和單載波HSDPA基本相同。如果數(shù)據(jù)要在多個載波上傳送，就需要MAC-hs把數(shù)據(jù)流分配到不同的載波，而對于UE，則需要有同時接收多個載波數(shù)據(jù)的能力，各個載波獨立接收后，再由MAC-hs進行合并。而在每個載波上，物理層的處理和單載波HSDPA相同。在每個用戶的HARQ功能實體中，為每個載波建立獨立的HARQ子實體，每個子實體中建立HARQ進程，每個進程獨立按照單載波技術的要求，進行各數(shù)據(jù)的反饋重傳請求（HAQR）處理。

??? 圖1? TD-SCDMA的技術標準演進路標

??? 控制和反饋方面，每個載波各自具有至少一對HS-SCCH/HS-SICH，對該載波的HS-DSCH資源進行獨立控制和反饋，同時對每個多載波UE，相應的HS-SCCH/HS-SICH在載波上有兩種配置方式：1、單單方式。將同一UE的所有控制信道和其伴隨的DPCH放在一個載波上發(fā)送，以便實現(xiàn)UE上行鏈路的單載波發(fā)送；2、多多方式。HS-SCCH/HS-SICH和HS-PDSCH成對放在相應的載波上，伴隨的DPCH信道也放在其中的一個載波上。這樣可以根據(jù)UE的能力，選擇相應的方式進行交互和控制。

??? 標準化工作

??? TD-SCDMA多載波HSDPA方案，在CCSA中進行標準化工作。從2005年來，經(jīng)過業(yè)界各廠家的研究討論和評估，逐步確定了多載波HSDPA的技術方案和標準修訂內(nèi)容。2006年8月，多載波HSDPA標準在CCSATC5WG9#1次會議上正式立項，2006年12月，相應的設備技術要求和接口協(xié)議修訂方案也基本獲得通過，目前已經(jīng)進入報批階段。

??? 多載波的TD-SCDMAHSDPA技術，是單載波HSDPA技術的必要延伸和發(fā)展。在不改變每個載波的物理層基本技術框架的基礎上，通過使用N頻點技術，可以獲得N倍的單載波吞吐量，較好的克服了TD-SCDMA每個載波較窄，絕對吞吐量較低的缺點，在10MHz的帶寬內(nèi)，可以獲得12Mbps以上的峰值吞吐量，為TD-SCDMA不斷滿足日益增長的數(shù)據(jù)業(yè)務的市場需求帶來了良好的前景。