摘要　簡要介紹了TD-SCDMA系統及其特點，著重闡述了TD-SCDMA系統增強型技術HSDAP和HSUPA，最后分析了TD-SCDMA增強型技術的發展趨勢。

1、TD-SCDMA系統及其特點

　　TD-SCDMA系統靈活地結合了TDMA和CDMA兩種基本傳輸模式，采用了智能天線、多用戶檢測（JD）、正交可變擴頻系數、Turbo編碼技術、ODMA等技術。TD-SCDMA工作于2010～2025MHz，載波帶寬1.6MHz，碼片速率為1.28Mchips，最多能提供2Mbit/s的傳輸速率，其網絡結構由無線接入網、核心網和用戶設備三部分組成。TD-SCDMA系統技術的突出特點都集中在其無線接入網的無線傳輸技術中，其主要特點有：（1）采用TDD方式，通過靈活改變上/下行鏈路間的時隙分配可以實現3G對稱和非對稱業務，滿足不同的業務要求；（2）采用智能天線，利用其定向性降低了小區間頻率復用所產生的干擾，并通過更高的頻率復用率提供了更高的上下行容量；（3）采用聯合檢測，把所有用戶的信號當作有用信號加以利用，消除和減輕了多徑多址干擾；（4）同步CDMA克服了異步CDMA多址技術由于移動終端發射的碼道信號到達基站時間不同，造成碼道非正交所帶來的干擾問題，提高了TD-SCDMA系統容量和頻譜利用率；（5）采用軟件無線電，通過軟件方式更加靈活地完成硬件的功能。

2、TD-SCDMA系統增強型技術

　　2.1　HSDPA技術

　　3G定義的2Mbit/s的峰值傳輸速率對于大部分現有的分組業務而言基本夠用，然而對于許多對流量和遲延要求較高的數據業務，需要系統提供更高的傳輸速率和更短的時延。為了更好地發展數據業務，TD-SCDMA在R5中引入高速下行鏈路分組接入（HSDPA，High Speed Downlink Packet Access）技術，在現有技術的基礎上使下行數據峰值速率有了很大的提高。

　　HSDPA通過采用自適應調制編碼（AMC），混合自動請求重發（HARQ），快速調度等關鍵技術增加系統吞吐量，減少傳輸時延，提高峰值速率。AMC能夠通過自適應地調整HS-DSCH信道傳輸數據的調制和編碼方式。HARQ是通過發送冗余信息，改變編碼速率來自適應信道條件，采用選擇性重傳和停止等待重傳兩種方式。HSDPA中的調度主要由Node B中新增的MAC-hs功能實體完成，其核心思想是合理分配共享資源（碼字、功率），最大化資源的利用率。HSDPA的調度很大程度上決定AMC和HARQ的效率和性能。

　　HSDPA主要靠其專用信道HS-DSCH來承載高速業務，HS-DSCH對應的物理信道為HS-PDSCH。HS-DSCH采用QPSK或16QAM的調制方式，信道編碼只采用卷積碼，TTI（傳輸時間間隔）為2ms，不復用傳輸信道。為了支持HS-DSCH的操作，HSDPA在物理層引入了一個上行的HS-DSCH共享信息信道（HS-SCCH）和一個下行的HS-DSCH共享控制信道（HS-SICH），用于基站和UE控制信息的交互。HS-SCCH用于承載相關下行控制信息，傳送從Node B到UE的下行信令，包括UE識別、HARQ相關的信息以及鏈路自適應機制所選擇的HS-DSCH傳輸格式的參數。HS-SCCH擴頻因子為16，調制方式為QPSK。HS-SICH用于反饋相關的上行信息，向Node B傳遞用于支持HARQ的ACK/NACK信令，同時它還傳輸用于鏈路自適應的信道質量指示（CQI，Channel Quality Indicator）。CQI用于指示當前信道的質量，Node B根據CQI決定下一次發送的傳輸格式。HS-SICH的擴頻因子為16。

　　對于WCDMA系統，HSDPA理論峰值速率可達14.4Mbit/s，但是WCDMA系統如果要在10Mbit/s的帶寬內提供HSDPA，須要求上下行的5Mbit/s帶寬分別都是連續的，而對于每個載波寬度只有1.6MHz的TD-SCDMA系統，HSDPA理論峰值速率雖然只有2.8Mbit/s，但TD-SCDMA可以使用若干個分離的1.28M載波。如采用多載波HSDPA方案，TD-SCDMA理論峰值速率可以達到N×2.8Mbit/s（N為載波個數），在10Mbit/s帶寬內能夠達到的峰值速率大于WCDMA。此外，由于TD-SCDMA系統采用動態信道分配，可以動態地調整上下行時隙，使得系統能更好地支持HSDPA的非對稱業務，對于WCDMA在帶寬資源受限的情況下，這是一個優勢。

　　2.2　HSUPA技術

　　與下行鏈路相比而言，上行鏈路速率和吞吐量偏低，為滿足要求更高的上行速率業務發展需要，3GPP從R6版本開始，開展了對上行鏈路增強或稱為高速上行分組接入（HSUPA）的研究和標準制定工作。在2006年2月的RAN1 #44會議上，完成了針對TD-SCDMA上行增強技術的驗證工作。TD-SCDMA上行鏈路增強研究主要考慮了同步HARQ，AMC以及更為靈活的快速數據調度算法等技術。

　　2.2.1 自適應編碼調制（AMC）

　　AMC是一種鏈路自適應技術，其基本原理是通過改變調制和編碼的格式使它在系統限制范圍內和信道條件相適應，提高小區平均吞吐量。通過采用AMC技術，處于有利位置的用戶可以在理想信道條件下使用較高階的調制編碼方式和較高的編碼速率，獲得盡可能高的數據吞吐率，而在不太理想的信道條件下則使用較低階的調制編碼方式和較低的編碼速率。AMC鏈路自適應用基于改變調制編碼方式代替改變發射功率，減少了沖突。

　　以前版本中的TDD系統上行調制方式為QPSK，在Release 6中HSUPA引入8PSK調制方式。TDD系統中OVSF碼資源有限，所以高階調制方式的引進有可能提高系統的吞吐量。

　　2.2.2　自動重傳請求（HARQ）

　　HARQ是指在接收到的數據包發生錯誤時，發送端按照某種方式重傳。終端在收到數據后向基站發送報告信息，說明接收的數據正確或者錯誤。終端收到基站重傳數據后，在進行解碼時，不會拋棄傳輸失敗的數據塊而是結合前次傳輸的數據塊以及重傳的數據塊，充分利用它們攜帶的相關信息，這樣就可以增加正確譯碼的概率。由于HARQ將前向糾錯編碼FEC和ARQ技術結合在一起，使發送端發送的碼不僅具有檢錯能力，還具有一定的糾錯能力，從而可以得到更低的剩余誤塊率。

　　HARQ具有鏈路自適應性，它可以自動根據瞬時信道條件，靈活調整有效編碼速率，補償因采用鏈路適配所帶來的誤碼。HARQ數據包的重傳在移動終端和基站間直接進行，繞開了Iub接口傳輸，使得Node B控制的重傳時延更小，因此物理信道可工作于誤碼概率稍高的條件下，這樣就提升了系統的容量。HSUPA支持兩種合并機制：對基站重發相同的分組包進行前后合并或對基站重發含有不同編碼（即冗余信息）的分組包進行增量冗余合并。

　　2.2.3　基于Node B的快速調度

　　Node B控制的快速分組調度在R6之前的版本標準中，支持對UE的傳輸格式組合（TFC）進行控制，但控制實體位于RNC。HSUPA將TFC控制和時間調度功能移到Node B，能夠對上行負載的快速變化做出及時響應，大大縮短了調度控制信令和UE響應的時延。不僅如此，這樣做還可以更好地對Node B接收機的上行干擾進行控制，降低背景噪聲，保留較高的上行RoT門限值，使小區負載總是處于十分接近預負載門限的水平，從而提供了更大的上行吞吐量，充分利用了有限的帶寬資源。快速調度技術是HSUPA的一個重要要素，某種程度上決定了系統的性能。TDD系統中Node B快速調度包括快速速率調度和快速物理資源調度。

　　在基于Node B的快速速率調度中，由Node B控制TFCs集合，稱之為“Node B控制的TFC子集”，該子集的大小由RNC在連接建立初始時配置，在連接過程中可以用信令來改變該集合的大小和內容。UE使用Rels 5中的TFC選擇算法從這些子集中選取合適的TFC。當用戶有足夠的功率余量和待傳的數據時，可以選擇子集中的任何TFC。

　　在TD-SCDMA系統中同一小區內不同用戶采用相同擾碼，上行鏈路采用正交可變擴頻因子碼（OVSF）區分用戶，上行OVSF碼字資源是有限的。Node B的快速物理資源調度可以根據用戶的傳輸需求和信道條件，對包括時隙和OVSF碼字的物理資源進行動態分配和重分配，避免碼資源短缺，保障系統高效工作。將物理資源分配功能移至Node B能夠避免處理過程中Iub接口的延時，從而減小物理資源的初始請求/響應的延時，也避免了UTRAN棧的延時，使得響應的重傳延時減少；能夠更好地跟蹤UE緩存狀態，根據UE緩沖器指示快速改變資源分配，降低時延，改善小區吞吐量；能夠更好地跟蹤無線鏈路的性能，根據無線鏈路的性能分配資源，更有效地利用物理資源空間，減少為防止過載而預留的系統資源，從而改善小區整體的吞吐量。

3、TD-SCDMA增強型技術的發展趨勢

　　在基本完成HSDPA、HSUPA（統稱HSPA）的標準制訂后，3GPP尋求進一步增強UMTS系統通信能力的技術方案，保持UMTS系統在中長期的技術領先性與競爭力。業界普遍認為，HSPA網絡將構成未來3G系統的一部分，并且須提供一個向LTE平滑過渡的途徑。2006年3月，3GPP RAN第31次全會通過了開展HSPA演進（HSPA+）項目的決定，試圖進一步對HSDPA、HSUPA進行增強，對基于HSPA的無線網絡的容量和性能進行研究。2006年6月，3GPP RAN第32次會議上引入了HSPA+的技術報告。HSPA+的目標如下。

　　* 在轉化到3GPP LTE中的OFDM平臺之前，充分開發CDAM系統的潛能；

　　* 在5MHz頻譜內能夠達到LTE的性能要求；

　　* HSPA演進系統和LTE系統間的互操作應使得從一種技術向另一種技術盡可能平滑，并應便于兩種技術的共同運行；

　　* 演進的HSPA網絡應能作為一種只提供分組業務的網絡而運行；

　　* 與HSPA演進之前的系統相兼容，且以前的終端設備性能不會降低；

　　* HSPA網絡設施通過簡單升級就能支持HSPA演進系統的網絡設施。

　　LTE系統在接口技術和網絡結構上都將做出較大的變革，與現有系統并不具有十分明確的演進關系，是一種“革命性”的全新系統。HSPA+通過增強結構來改進性能，同時向后兼容UTRAN現有的無線接口，與LTE相比更強調與此前3GPP系統的后向兼容性。HSPA+為RAN和核心網提供增強技術，平衡HSPA和LTE的運行和發展。

　　目前，HSPA+的研究工作處于早期討論階段，沒有進入正式地標準制定階段，應抓緊時間、集中力量積極開展TDD HSPA+的研究，取得較大突破，形成相應的國際標準，進一步擴大TD-SCDMA技術的后續發展空間。

4、結束語

　　當前，我國正處在建設和運營第三代移動通信網絡的前夕，3G的運行需要提供更高速率、更大帶寬的業務，以及支持這些業務的增強型技術。將HSPA引入TD-SCDMA將能夠進一步發揮TD-SCDMA系統的優勢，使其能提供更高速、可靠的業務。目前，需要進一步對TD-SCDMA的繼續演進開展研究，并推動相關標準的制定。我們相信，TD-SCDMA技術和產品在實際應用中將不斷發展，TD-SCDMA在未來仍將是國際通信的主流標準之一。