4.2 同步码分多址(SCDMA)
SCDMA的含义是在上行信道中也使用同步的Walsh地址码。常用的CDMA系统一般只在下行信道中使用Walsh地址码,使用同步地址码的优点是可以减少CDMA系统的自干扰,使系统容量上升。由于使用TDD方式,所以在上行信道中使用同步地址码。在上行信道中使用同步地址码时需要引入地址码同步调整机制,会增加系统的复杂性,并减少系统容量。在下行信道中则无须引入这种调整机制,所以一般CDMA系统只在下行信道中使用同步地址码,而且由于上行信道的容量要求一般小于下行信道,所以没有必要引入上行同步地址码。在TD-SCDMA标准中规定上行同步误差应小于1/8个码片,该允许的同步误差可能导致较大的自干扰,其干扰强度可能大于使用异步上行信道地址码的系统。而且由于多谱勒频移以及距基站距离等参数的影响,试图在高速移动环境中要保持各移动台到达基站接收机间的码片同步并不是一件易事。所以必须引入联合接收机以消除上述这种同步改善的影响,导致设备价格上升。此外在TD-SCDMA系统中用作小区地址码的扰码序列的长度仅为16个码元,一般而言,相邻小区间的干扰与该扰码序列的长度有关,在IS-95系统中该扰码序列的长度达 -1,在WCDMA系统中该扰码序列的长度为38399。由于TD-SCDMA系统相邻小区干扰的上升导致很难实现同频点分扇区应用,会使小区容量下降。也会使得相邻小区很难使用相同的频点,而CDMA正是利用这一点提升频谱利用率的,其影响将导致丢失CDMA的又一个主要优点。
4.3 扩频系数(SF)值
从表1中可以看出,TD-SCDMA的SF取值范围和TDD-WCDMA相同,这也是步行移动通信系统的特征之一。TD-SCDMA系统上行信道发语音时取SF=8和cdma2000的SF=43相比,约为1/5。这表示在同样的电波传播条件下,发功率需要增大至5倍多。而且TDD-SCDMA采用QPSK发送,发功率与cdma2000的2PSK相比,又有2倍因子的增加。由于发功率增加较大,因此据无线链路预算结果,它在城区环境的标准覆盖半径约为300米。和同属步行移动通信系统的小灵通类似。
4.4 智能天线(SA)
在TD-SCDMA系统中计划使用由8根低增益偶极子天线元组成的智能天线。据称利用智能天线可估计接收信号的来波方向(DOA),确定MS的方位,使下行波束具有方向性,可减少多用户干扰,使时隙用户数升至可用地址码数。实际上这是极难做到的。文献[7]已经从理论上证明利用一副SA时无法同时产生多个CDMA码道所要求得定向发射,并指出在CDMA方式中,多个CDMA码道只能使用一个SA时,不可能产生CDMA方式所要求的空分多址作用。既然昂贵的SA无法实现定向发送,则8个偶极子天线元发出的全向辐射波之间必然会产生某种抵消作用,产生较大的空间电磁波污染。资料[15]还考虑在TD-SCDMA的扇区中使用带有反射板的8天线阵元线阵构成的SA,电波反射作用将使SA蜕变为定向天线,因为反射电波的方向不可能由天线阵元上的加权器进行控制,也将破坏偶极子线阵SA必须是均匀线阵的要求。所以上述线阵SA的设计根本是不合理的。智能天线利用到达各天线元载波的相位偏移和幅度变化调整发波束的方向和强度。这会对系统载波传输相位的准确性提出极其严格的要求。系统中影响载波传输相位的因素很多,如负载大小、滤波器参数、电路时延和匹配情况等,因此在应用中实现难度极大。而且由于多径传播的作用,基站接收机很难估计收信号的DOA,一旦发生估计错误,将导致更差的结果。其次,若用户集中在某一个方向上的话,如会场、道路应用等,智能天线波束的跟踪和自干扰隔离作用将急剧下降,这种要求用户在小区内均匀分布的特性是很难满足的。还需考虑车载移动通信系统中多普勒频移的影响,它也会使传输相位发生很大变化。
再则,由于TD-SCDMA采用时分方式,每隔2ms左右才能判定一次用户的DOA。调整用户发信波束方向时,只能使用上一次的DOA判定值,在时变信道情况下导致DOA的判定值误差较大,使它基本上只能适用于静止或步行移动通信环境。
而且使用智能天线时,一个基站可能需使用9套射频收、发信设备,导致系统成本上升,可靠性下降。在扇区应用时,对定向波束成形的方向性要求将进一步增加,实现难度极大。因此即使假定上行3个时隙的码道资源全部可用,最多也只能提供24路语音。与现有的cdma2000 1X,GSM在多频点三扇区配置条件下提供的小区容量约可达120路语音相比,要小得多。智能天线会使得多频点共用天线问题变得更为复杂,使TD-SCDMA的容量受限。
应该认识到还未得到大规模商用的智能天线技术目前还很不成熟,将它用于实际系统时,风险极大。