Marvell白皮书-TD-SCDMA与中国3G

概要

　　中国3G技术时分同步码分多址（TD-SCDMA）自开发伊始即遭遇了众多质疑。然而，自2009年起，该技术迅速走向商业化，用户数迅速增长，尤其在2011年下半年，达到4500万，所有质疑烟消云散。TD-SCDMA独特的时分双工和频谱带宽，使其具有更高的性价比，既适用于人口稠密的都市区域，也适用于人口稀疏的农村地区。中国领土辽阔，大都市人口密集，TD-SCDMA显得尤为重要。2011年，Marvell通信处理器支持的TD-SCDMA普及型智能手机投入市场，消费者对3G技术的需求更加迅猛。Marvell致力于支持TD-SCDMA标准，为全世界OEM厂商的产品发展提供广阔的机遇。不仅在中国，同时为发展全球手机平台带来广阔天地，其中包含智能手机、平板电脑和其它移动设备等。现时，正是OEM厂商在全球范围内寻求市场机遇的最好时机。

　　简介

　　自移动电话发明及应用以来，其移动性为通讯事业带来高速发展。20世纪90年代，3G技术面市，并于本世纪的头10年进一步发展。迄今为止，全球范围内主要有三种3G标准，宽带码分多址（WCDMA）,CDMA2000和EVDO（演变数据优化），以及TD-SCDMA。其中，WCDMA于2000年率先发布，数据处理速度达384kbps，在美国被AT&T和T-Mobile采用；随后是CDMA2000和EV DO，于2002年发布。到2011年中期，全球主要运营商都使用这两种3G技术。世界上人口最多的中国开发了自己的3G技术TD-SCDMA，它是通用移动通信系统（UMTS）的一部分。TD-SCDMA的许多特点，使得它具备部署和商业化的独特优势，并开始在这个14亿人口的国家形成发展势头。本白皮书旨在讨论该3G技术及其独有的特征，介绍中国3G市场最新动态，以及针对这一令人振奋的市场机遇，Marvell 提供的TD-SCDMA产品系列的最新信息。

　　3G技术起源

　　TD-SCDMA历史

　　TD-SCDMA由中国电信科学技术研究院（CATT）与西门子共同开发。TD-SCDMA始于无线本地环路（WLL）系统的研究，之后与时分双工（TDD）和网络技术相结合。1998年，TD-SCDMA首次被提交到国际电信联盟（ITU），以TDD与CDMA同步技术的基础，作为第3代公用陆地移动通信标准之一。2000年5月，ITU批准TD-SCDMA与WCDMA和CDMA2000一起，成为全球3个3G标准之一。2001年3月，作为联合各个电信标准机构的组织，第3代合作伙伴项目（3GPP）接纳了TD-SCDMA，将它作为其通用移动通信系统（UMTS）第4版的一部分，使得TD-SCDMA与CDMA2000和WCDMA一起，成为全球三个主要的3G通信标准。

　　TD-SCDMA网络的语音通话于2001年4月首次实现，同年7月，视频通话也第一次实现。2002年，TD-SCDMA的技术认证完成。2001年，进行实网试验。2005年，开始在保定、青岛和厦门进行仿真网络测试。2006年，开始进行大型TD网络试验，并由三家电信运营商扩展到全国10个城市。全球最大的移动网络运营商中国移动通信集团公司（CMCC），拥有63万用户，在8个城市部署1.4万个TD基站。CMCC是TD-SCDMA标准的主要推动者，并在2009年中国批准3G业务后形成增长势头。到2010年末为止，CMCC已拥有2000万TD用户。

　　3G技术的比较

　　TD-SCDMA的基本特征是采用双工模式。与WCDMA和CDMA2000所使用的对称下行（DL）和上行（UL）频谱有所不同，TD-SCDMA能够在同一频段下实现下行和上行传输，这得益于的TD-SCDMA独特的架构，如图1所示，每个无线帧长10毫秒，被分为2个分别长5毫秒的子帧。每个子帧又包含7个常规时隙（TS）及3个特殊时隙。常规时隙可以很灵活地用于下行或上行传输，TS0和TS1除外，这两个帧始终分别用于上行和下行。这种时隙可针对上行和下行的灵活配置的模式，是提供非对称数据服务的理想之选，如互联网浏览或社交网络等。由于其时分的性质，TD-SCDMA下行和上行传输可使用单一频段，而WCDMA与CDMA2000则需要成对频段，一个用于下行传输，另一个用于上行传输，这就使得TD-SCDMA较之这二者更容易部署，相应频谱管理更加简单。

1. Radio Frame无线帧

　　2. Subframe子帧

　　3. DwPTS下行传输特殊帧

　　4. UpPTS上行传输特殊帧

　　

图1.TD-SCDMA框架结构

　　在进行TD-SCDMA设计时，应用了多种先进的信号处理技术，如智能天线和联合检测方法。由于上行（UL）和下行（DL）传输占用相同的频率资源，便可以通过接收到的UL信号预测DL多路径特性，这样就有可能在基站中使用智能天线技术，降低终端间的相互干扰和提高有效信号功率。通过使用天线阵列和DSP高级算法，智能天线技术可以获取移动终端的位置信息，并将发射波束集聚于指定终端。空间波束赋形的优势在于减少对同一通道的干扰，从而提高下行容量。使用智能天线有利于同时在人口密集的城市和人口稀疏的农村地区高效部署网络，这在中国尤为关键。

　　多址接入干扰是CDMA系统的主要问题。联合检测技术视所有用户的信号为有用信号，并对信号进行并行处理。TD-SCDMA模式下任何给定时隙的用户数量最多不会超过16，因此，联合检测处理的复杂度能够得到有效控制。

　　同所有TDMA系统一样，TD-SCDMA的另一个特性是用户终端与基站的同步。该特性可使终端的信号传输实现准确的定时超前，由此，来自不同用户的信号可以以同步帧到达基站。这样，基站有效地进行联合检测。同步化使得在小区切换过程中能够快速寻找到相邻小区，从而无需进行软切换。