TD-SCDMA标准演进对终端射频架构的影响

1、引言

TDD（时分双工）无疑是TD-SCDMA|0">TD-SCDMA系统较显著的特性之一。它在三个方面具有优势：一是无需成对的频谱资源；二是射频收发信机同频分时工作，使得收发信机公用一个本振源成为可能，从而降低成本；三是与FDD相比，通话的功耗较低。在某些应用场景中，TD-SCDMA系统的一些特性如接力切换等，有可能出现终端收发频率切换需要在保护间隔内完成。

随着TD-SCDMA标准的演进，在TD-SCDMA标准中增加了N频点特性，而N频点特性则可能要求终端的接收频率需要在保护间隔内进行切换，这对TD-SCDMA终端的射频收发信机来说是一个严峻的挑战。为了进一步提高TD-SCDMA系统的下行业务速率，CCSA（中国通信标准化协会）又提出了TD-SCDMA多载波HSDPA方案，并且要求支持多载波HSDPA的终端能兼容单载波工作。此时终端射频接收机应如何考虑呢?这些是业界目前非常关心的问题，下面将从系统角度进行分析。

2、对终端收发信机的要求

2.1　接力切换特性

接力切换的设计思想是利用上行预同步技术，即终端可提前获取切换后的上行信道发送时间、功率等信息，在由原基站向目标基站转移通信链路时，上下行链路根据所设置的时间关系分别转移到目标基站。

接力切换的关键技术是上行预同步技术。其关键过程是：在由原小区向目标小区转移无线链路时，首先将上行链路转移到目标小区，在一段时间内，终端继续利用原基站和终端之间的下行链路进行通信，在确保终端与目标基站建立了有效和可靠的上行链路后，再将下行链路转移到目标小区，进而完成接力切换过程。

当接力切换为异频接力切换时，目标小区与原小区的工作频率不同，如果原小区中分配的业务时隙下行为TSn，而目标小区中分配的业务时隙上行为TS（n-1），此时将会形成TS（n-1）/TSn相邻时隙异频收发的情况，而收发的保护间隔为12.5 μs或16 chip。对于公用本振源的射频收发信机来说，要求本振源的频率切换在12.5 μs内完成。

TD-SCDMA系统的切换类型包括硬切换和接力切换，在CELL-DCH状态下，终端需要进行SFN-CFN Observed Time Difference的测量，这要求终端解析邻小区的BCH信息，从而得到邻小区的SFN，而BCH承载在TSO上。如果终端的业务在本小区分配于TS6，而目标邻小区是异频时，终端收信机的频率需要在12.5 μs内完成切换。

2.2　N频点特性

N频点特性是指针对每一扇区分配n个工作频点，从分配到的n个频点中确定一个频点作为主载频，在同一个扇区内，公共控制信道DwPCH、P-CCPCH、S-CCPCH、PICH、PRACH、UpPCH、FPACH等配置在主载频上。

根据3GPP的规定，TD-SCDMA系统在RRC Connected状态（CELL_FACH、CELL_PCH、URA_PCH、CELL_DCH）时，均有系统消息的读取需求。因此，如果业务被分配于辅载频的TS6时，终端亦将面临在12.5 μs内完成频率切换的挑战。

2.3　多载波HSDPA

为了提高TD-SCDMA系统的下行业务速率，在3GPP R5中提出的HSDPA标准可使系统的理论下行峰值速率达到2.8 Mbit/s。为了进一步提高下行业务速率，在3GPP基础上，CCSA提出了TD-SCDMA多载波HSDPA方案，多载波HSDPA是N频点特性和HSDPA的有机结合，可以更好地支持分组业务，3载波HSDPA方案的理论峰值速率可以达到8.4 Mbit/s，该方案中要求支持多载波HSDPA的终端能兼容单载波工作。

接力切换特性将要求收发信机的本振频率在12.5 μs内完成频率切换，简称需求1。接力切换特性和N频点特性将要求收信机频率在12.5 μs内完成频率切换，简称需求2。多载波HSDPA要求兼容单载波工作，简称需求3。这三种需求对射频收发信机的设计提出了不同挑战，需要TD-SCDMA终端以及RFIC设计者仔细考虑。

3、分析与探讨

目前，已应用的TD-SCDMA终端射频收发信机均由WCDMA（FDD）制式的射频收发信机改进而来，因此其架构与FDD相同，即采用收信机和发信机各一片的两片结构。收信机采用零中频架构，发信机采用直接变频或二次变频架构，收发信机采用各自独立的本振源。对于采用这种架构的终端来说，不存在需求1的问题。随着RFIC工艺的发展，新一代3G RFIC的收发信机将采用零中频架构，如果是TDD制式，则收发信机的本振源频率将相同，这使得收发信机公用本振源成为可能。

收发信机公用本振源将对终端成本、功耗及芯片大小等带来极大的好处。另外，对于TDD的收发信机来说，由于分时工作，对两者之间的隔离度要求也大大降低。收发信机可以公用本振源以及低隔离度要求的特性更有利于TD-SCDMA的射频收发信机向单芯片方向发展。可见，收发信机公用本振源