4.5.1 TDD双工方式在第三代移动通信中的重要性

    在第三代移动通信标准制定过程中，国际上对TDD双工方式第一次给予了高度重视，在CDMA和TDMA系统中都制定了TDD的标准。很多国家的营运商都表示了首先选用TDD系统的愿望。其主要原因为在同样满足IMT2000要求的前提下，TDD系统有如下特点：

·         TDD能使用各种频率资源，不需要成对的频率；

·         TDD适用于不对称的上下行数据传输速率，特别适用于IP型的数据业务；

·         TDD上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的；

·         TDD系统设备成本较低，将可能比FDD系统低20%-50%。

TDD系统的主要问题是在终端的移动速度和覆盖距离等方面，如目前ITU要求TDD系统达到120km/h，而FDD系统则要求达到500km/h；FDD系统的小区半径可能达到数十公里而TDD系统只有几公里。

在图8中，我们看到有两个CDMA TDD物理层标准：UTRA TDD和TD-SCDMA。这两个标准的主要指标和特性比较见表格1。

在表格1中，我们可以所看到的TD-SCDMA技术所提供的高性能主要表现在高的频谱利用率方面。此外，TD-SCDMA还是一种低成本的系统。达到高性能和低成本的主要原因是TD-SCDMA使用了如下主要技术：

    1、智能天线，它可以极大的降低多址干扰、提高系统容量、提高接受灵敏度、降低发射功率和降低无线基站成本。

    2、上行同步，它可以简化基站硬件，降低无线基站成本。

    3、软件无线电，实现智能天线和多用户检测等基带数字信号处理，是此系统可以灵活地使用新技术的关键，也可以降低产品开发周期和成本。

4.5.2  TD-SCDMA是由第二代向第三代演进的首选技术

    根据国内外多数预测，在21世纪前十余年，第三代移动通信的市场发展可能至少分为如下三个阶段：

·         初期，2001－2005年。其特点为：第二代移动通信继续发展和扩大，在第二代移动通信网络的基础上，在局部地区(城市等用户集中地区)提供第三代移动通信业务，数据业务速率限制在384kbps及以下，地区或国际漫游依赖于第二代移动通信系统；

·         中期，2004－2010年。它是第三代移动通信系统的高速成长期，其特点为：第二代移动通信网络和系统停止发展，建设成功全国或全球覆盖的第三代移动通信网络，全面达到IMT2000的各项要求。

·         后期，2010年以后，全球25%以上人口使用第三代移动通信系统，第四代移动通信设备开始进入市场，提供更高速率的多媒体业务。

    此市场发展预测也就是制定移动通信从第二代到第三代的演进策略的依据。而所谓的演进，就是考虑上述初期的情况和制定对策。

    本文所建议的演进过程可以分为如下两个阶段：

    第一阶段：在第二代网络中提供第三代移动通信业务。

图9 在GSM网络中使用TD-SCDMA系统，提供3G业务示意图

    如图9所示的现有GSM网络，在它扩容时，使用扩展的BSC(BSC+)，同时在用户集中地区，在现有GSM基站的站址增加TD-SCDMA基站。

    在图中，使用TD-SCDMA/GSM双频双模用户终端，这些初期的3G用户在TD-SCDMA基站覆盖区内，可以享受3G服务。在覆盖区域以外，则使用GSM工作。显然，此初期系统用户在享受3G服务时，只能在同一BSC+的TD-SCDMA基站之间实现越区切换，而GSM网络的功能将不受影响。

    用此方式，可以用比简单地对GSM系统网络扩容更低的投入(平均每用户承担的BTS和BSC设备价格将比GSM系统低20%至30%)，不仅扩大了容量，在用户密集的地区为用户提供了移动通信服务,解决了频谱资源不足造成的容量问题。而且，还为最急需的地区提供了第三代移动通信的业务。同时，也为以后向第三代过渡打下了基础。

    到这一步，第三代移动通信的覆盖范围可能逐步达到城市一级，在大城市将有几十到上百个第三代的BTS，系统将支持不同BSC+之间的自动越区切换。当然，还没有达到全国和全球覆盖，自动漫游还依靠GSM系统。

    必须说明的是，上述建议不仅可以使用于GSM系统，同样可以使用于IS-95标准的第二代CDMA系统。在使用于CDMA系统中时，其主要目的是在用户密集地区，解决高密度用户的话音和数据业务需求；在提供数据业务方面，特别是对各种Internet接入业务，TD-SCDMA将是一种更经济和灵活的方式。这是目前北美运营商关心TD-SCDMA的原因。   

    第二阶段：过渡到第三代移动通信网络。

图10  3G网络示意图

到2004 -2005年，第三代移动通信将进入高速成长期，各国、各营运商均将开始建设如图4所示的，完整的第三代移动通信网络。比较图10和图9，可见唯一需要更换的设备就是将E-BSC更换为3G的RNC，再加上第三代的MSC，而网络中投资最大的部分：BTS已经在第一阶段建设了，只有对其接口进行软件升级，不增加硬件的投入。此时，网中不仅有TDD的基站，也将有FDD的基站，此3G网将是一个全国覆盖、国际漫游的完整的网络。从第二代到第三代的演进或过渡的过程将在上述基本上不大量增加新投资的过程中完成了。