td-scdma移动通信技术的发展与未来演进论文

td-scdma移动通信技术的发展与未来演进论文内容摘要：

化而变化。 显然，这种方式不能用于承载实时业务，但对数据业务则非常合适。 在信道质量良好的情况下， HSxPA 的理论峰值速率可以达到。 如果捆梆多个载波提供 HSxPA 的话，理论峰值可以达到 N （ N 为载波个数）。 在这个阶段里，根据 3GPP 的 R5 版本，基于全 IP 的核心网将建成并投入使用，并引入 IMS 以提供基于 IP 的服务质量（ Qos）。 6 多载波技术 在 TD— SCDMA 系统中，由于每个载波带宽只 有 ，所以即使使用5 个下行时隙， TDD HSxPA 也只能达到。 而 FDD 的理论值速率能达到 ， WLAN 能达到 54MB/S。 与它们相比， TD— SCDMA 有不错的频谱效率，然而单个用户的峰值速率则远远不够。 若采用多载波的与 HSxPA，允许用户同时在多个载波上收发数据，则在 3 个载波的情况下，数据被分配到 3 个载波上同时传输，数据传输速率可以达到。 随着载波个数的增长，峰值速率还可以继续增长。 这种方案的好处是，既可以达到很高的峰值速率，又可以实现灵活的配置。 录所在地区的数据业务需求不是很 大 时，可以只使用一部分载波捆绑实现HSxPA 业务。 随着需求的增长，可以通过网络重新规划，使用更多的载波提供 HSxPA 业务。 对于 WCDMA，如果要在 10MHz 的带宽内提供 HSDPA，要求上、下行的 5MHz 带宽分别都是连续的。 而 TD— SCDMA 则可以使用 6 个分离的 载波。 在载波资源受限的情况下，这无疑是一个极大的优势。 MIMO 与 HSxPA 的结合 在通信系统中，通过采用多天线技术、在空域上实现空间分集、空间复用和波束成形，系统性能和传输能力能够得以很大提高。 尤其在发送和接收时，不同天线上的衰落相对独立，信道容量和天线数呈线性增长关系。 3GPP 在 R5 版本中已经提出了很多 MIMO 方案来增强系统性能（如基于每根天线的速率控制）。 在 R6 版本中， 3GPP 将 MIMO 技术引入 TD— SCDMA 系统，从而在 3 载波上可实现。 有关HSxPA 的演进和增强（称为 HSPA+）目前还在标准化过程中，建议采用MIMO 和高阶调制编码方案，以提供更高的传输速率。 分布式天线系统技术 TD— SCDMA 采用了智能天线和联合检测技术，系统容量受限主要是由于小区间干扰引起的，而不是由于小区 内干扰引起的。 TD— SCDMA 小区的呼吸效应并不明显，如果可以减弱小区间干扰，就可进一步改善系统容量。 使用分布式天线可以增加覆盖范围并减少快衰影响。 分布式天线采用多根邻近的天线使用一个处理单元的方法，形成一个逻辑的多天线阵列，同时为用户服务。 下行同时发射相同的信号给用户，上行多个天线同时接收，送回处理中心进行处理。 天线端尽量简化以减少成本，除了基本的部分，对信号的处理通常集中在处理中心。 分 布式天线系统对服务区域实现了较好的均匀覆盖，性能得到提高，特别是提高了切换的性能，当用户在同一个服务区域内移动时，尽管 使用 7 了不同的天线为其服务，但不需要进行切换。 通过多个不同地点天线的接收，可以实现宏分集以抵抗阴影衰落。 资源管理更加灵活，处理中心可以实现统一动态地分配资源，优化资源使用，极大地提高频谱效率，并且通过软件配置、管理的小区结构能更好的适应不同时段、不同地点的业务变化。 MBMS 技术 组播和广播业务（ MBMS）是对现有 WCDMA 移动网络的增强，可与现有移动网络无缝融合，方便移动运营商对手机电视业务的运营。 然而3GPP 在 R6 版本中的 TDD 模式下也提出了 MBMS 提供了一套完全由移动运营商运营、控制的广播 /多播传输通道。 MBMS 可以利用蜂窝网已有的双向信道实现交互。 除了广播业务，MBMS 还可以提供更丰富的组播业务；通过点对点修复机制，实现高可靠的下载业务。 通过交互信道实现灵活的计费。 MBMS 可用于承载移动广播电视业务，但并不局限于此， MBMS 还可以为用户提供多种丰富的推（ PUSH）业务，而其中许多业务已经在现网中开始运营，如果将 MBMS引入网络，能够为增加业务传送容量带来收益。 如何将 MBMS 与蜂窝网络数据复用在一起渐渐成为人们关注的焦点，现在新的提案中大致有两种模式，一种是时分复用（ TDM）模式，另一种是频分复用（ FDM）模式。 在 TDM 模式中，可以使用长的循环嵌缀，来得到更好的抗多径性能。 但 TDM 模式不支持可变带宽，只能工作在 10MHz 的带宽下。 在 FDM 模式中，由于 MBMS 与蜂窝网络数据复用在一个 OFDM 符号里，所以只可使用蜂窝系统的 CP（ CP 较短）。 但 FDM模式支持可变带宽，可以工作在多种选择的带宽模式下。 MBMS 的引入对于现有的蜂窝系统是一种有效的被充，可在现有网络上增加和改善一些功能实体，为用户提供更多的服务。 TD— SCDMA 和 BWA 的融合 TD— SCDMA 和宽带无线接入（ BWA）相比，峰值速率不够高。 但可以 实现大面积覆盖，而 BWA 在低速移动环境下可以提供速率业务，如 可以提供 54mb/s 的峰值速率。 TD— SCDMA 和WLAN 的融合，可以在热点地区使用 WLAN 来提供高速率业务传输，同时使用 TD— SCDMA 来实现全网覆盖。 TD— SCDMA 与 wimax 的融合也已进入规划日程。 并成为现今技术讨论的焦点。 Wimax 可以在 20MHz 的带宽下提供 75mb/s 的峰值速率，为TD— SCDMA 系统在热点地区的覆盖起到了强有力的补充效果，尤其(wimax 的扩展版本 )的提出，使融合系统在移 动速度支持上得到很 8 大改善。 TD— SCDMA 和 BWA 的融合需要 TD— SCDMA 终端可以同时支持 BWA 接入和 TD— SCDMA 蜂窝网接入。 并且 TD— SCDMA 和 BWA 系统应该增加一些特殊的功能实体以支持双系统融合后的协议标准 [4]。 TD— SCDMA LTE 阶段 TD— SCDMA 演进的第 3 个阶段则是 LTE， LTETDD 是 TD— SCDMA在向 4G 系统演进过程中的过渡阶段，目的是在 3G 的平台上使用 4G 的技术，为 3G 系统向 4G 系统的平滑过渡起到良好的铺垫作用。 现在 LTE 的大部分研究都集中在物理层，这个阶段的传输性能和 通信参数与 TDD 未来演进时代十分接近，大多数技术特点是用于增强系统性能的，如使用MIMO 、 OFDM 、灵活的带宽选择（ 、 、 5MHz 、10MHz、 15MHz、 20MHz）和分布式无线接入网络。 通过使用 MIMO 和OFDM 技术，在 20MHz 的带宽内下行峰值速率可达到 100MB/s,上行可达到 50MB/s。 所有的服务在共享和公用信道上提供，并且将使用基于 IPv6的核心网。 考虑到 OFDM 技术在上行链路的峰均比高，只在下行链路使用OFDM 技术，而在上行链路使用单载波技术，包括交织的频分多址（ IFDMA）和离散傅立叶变换 — 扩展正交频分复用（ DFT— SOFDM），在下行主要使用正交频分多址（ OFDMA）技术。 IFDMA 设计目标是实现没有多址接入干扰的频分多址（ FDMA），系统中每一个用户独享一个子载波集，对不同用户的子载波进行交织。 在 IFDMA 中，每个用户占用的子载波在传输频段上均匀分配，以获得最大程序上的频率分集增益。 IFDMA的信号在时域设计，从而实现了低峰均值比（ PAPR）。 在 LTE 阶段， TD— SCDMA 系统和其他无线宽带接入网络的融合开始进一步加强，从 IP 核心，网的融合开始向无线接入网的融合 过渡，核心网基于全 IPv6 的IMS，业务不仅仅是传统的点对点的多媒体数据业务，还包括 MBMS 业务，以及更加灵活的点对点业务。 由于采用了选进的物理层处理机制，其频谱效率将为 2~5bps/Hz。 LTE 单载波系统 在 3GPP LTE 中， 上行链路方案在多载波方案（ OFDMA）和单载波方案（ SC— FDMA）中抉择，最终由于多载波方案的高峰均比问题，面采用单载波方案作为上行链路方案。 SC— FDMA 单载波系统包括 IFDMA 和SOFDM 系统。 SC— FDMA 单载波系统中， DFT— SOFDM 和 IFDMA 两系统的比较成为业界 焦点。 IFDMA 系统是时域处理的 SC— FDMA 单载波系统，而 DFT— SOFDM 的 PARR 性能好，但频谱效率略低； DFT—SOFDM 与 OFDMA 系统比 IFDMA 实现起来更加复杂。 与 IFDMA 系统相 9 比， DFT— SOFDM 与 OFDMA 系统有更好的兼容性。 由以上结果可以看出 DFT— SOFDM 更适合作上行的单载波系统。 LTE 正交多载波技术 在 3GPPLTE 中，下行链路方案是多载波 OFDMA 系统。 无论是在3GPPLTE 还是在 wimax 中， OFDMA 都毫无争议地成为下行链路方案。 和其他系统相比， OFDMA 有更好的频谱效 率，实现起来并不复杂，而多载波的高 PAPR 问题，可以在基站端做相对复杂的处理以减少 PAPR，因此最终的多址接入方案应考虑为了减少 PAPR 所带来的额外复杂度和链路性能增益之间的平衡度。 当 MIMO 多天线技术与 OFDMA 相结合时，会带来更大的增益和更优的系统性能。 MIMO— OFDMA 技术 MIMO— OFDMA 是下一代通信系统中最具有革命性的技术，是 3GPP LTE 提高峰值速率和服务质量的基础。 MIMO 多天线技术在提高频带利用率方面有杰出表现，然而，占用频带越宽，多径现象越明显。 传统的单载波系统为了实现 MIMO 检 测而大大增加了接收机的复杂度，而 OFDM 的出现恰好可以解决这一问题。 OFDM 可以有效减弱频率选择性衰落的影响和符号间干扰，所以很适合在无线宽带信道中实现高速率数据的传输。 同时， OFDM 由于使用了 FFT/IFFT 而变得容易实现，并且在每个子载波上使用 AMC，可以更有效地利用频带。 OFDM 的这些特点使其在 LTE 和B3G 系统中极具竞争力。 把 MIMO 和 OFDM 相结合，有频率选择性的MIMO 信道可以被分成许多平坦的子信道，同时 MIMO 的检测系统也被简化。 灵活的动态频率选择机制 现今频谱资源极其短缺，为了能够有效地利 用任意的蜂窝频谱资源，LTE 系统采用灵活的带宽选择在不同的带宽上实现高质量高速率的信息传输，这就是动态频率选择技术。 TD— SCDMA 系统将在 LTE TDD 系统之前部署，所以未来的频率演变中使用 是很有可能的。 另外 LTE TDD 在中国也应该考虑 、 5MHz、 10MHz、 20MHz 的带宽。 这样，灵活的带宽选择可以适应通信系统在时间和区域上的变化，并有效地利用各种不同的带宽。 无线 Mesh 在传统的蜂窝网中，使用的点对多点的结构，如图 22 所示，属于集中控制机制，每个基站负责一个小区内所有用 户的通信。 10 在未来演进的通信系统中，为了提高覆盖范围和系统容量，引入了多跳的概念。 多跳是指在原有的拓扑结构上，使用用户终端作为中断，将信号传输至更远的节点，从。