TD-SCDMA系统优势的简单分析.doc

TD-SCDMA RTT是根据目前国际上无线接入技术的发展，参考了国际上新的CDMA系统，又引入了我国具有知识产权的技术和特点来设计的。下面对比WCDMA技术简单介绍一下TD-SCDMA具有的各方面优势

（一）TD-SCDMA的组网优势
TD-SCDMA是我国自主研发的第三代移动通信标准，与其他制式相比有许多优点和特点，这些优点和特点使得TD-SCDMA在组网方面有着不可抗拒的优势。

　　首先，TD-SCDMA系统能同时保证各业务的连续覆盖。WCDMA各业务的扩频因子不同，各业务的覆盖半径差距较大，覆盖采用不同半径的同心圆来进行，即“同心覆盖”，这给它的网络规划带来了很大的麻烦如果保证语音业务的连续覆盖，就不能保证高速数据业务的连续覆盖，如果保证高速数据业务的连续覆盖，语音业务的覆盖就有很大的重叠，相互之间会存在严重的干扰。TD-SCDMA的系统设计使得其各业务的覆盖半径相同，即“同径覆盖”，因此能同时保证各业务的连续覆盖。

　　其次，TD-SCDMA系统没有呼吸效应。用户数的增加使覆盖半径收缩的现象称之为呼吸效应，引起呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统，当用户数显著增加时，用户产生的自干扰呈指数级数增加，因此呼吸效应是一般CDMA系统的一个天生缺陷。呼吸效应的另一个表现形式是每种业务用户数的变化都会导致所有业务的覆盖半径发生变化，这会给网络规划和网络优化带来很大的麻烦。TD-SCDMA是一个集CDMA、FDMA、TDMA于一身的系统，它通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰，使产生呼吸效应的因素显著降低；由于TD-SCDMA在每个时隙中采用CDMA技术来提高容量，产生呼吸效应的唯一原因是单时隙中多个用户之间的自干扰，由于TD-SCDMA单时隙最多只能支持8个12.2k的话音用户，用户数量少使用户的自干扰比较少，同时，这部分自干扰通过联合检测和智能天线技术被进一步抑制，因此TD-SCDMA不再是一个干扰受限系统，而是一个码道受限系统，覆盖半径不随用户数的增加而变化，即没有呼吸效应。

　　最后，TD-SCDMA系统的无线资源丰富。我国为TDD划分了155MHz的频率带宽，而TD-SCDMA单载波仅占用1.6MHz的带宽，这就意味着TD-SCDMA将有93个频点可以分配，所以说TD-SCDMA有着丰富的频率资源。TD-SCDMA共有32个下行同步码(码资源)用以识别小区，传统的规划方式需要19个下行同步码进行复用，其余13个下行同步码可以作为备用，所以说TD-SCDMA有着丰富的码资源。而WCDMA和CDMA2000共享90M×2的频段，WCDMA的单频点带宽为5M×2，假设WCDMA占用60M×2的带宽，那么它只有12个频点。因此WCDMA的频率资源非常匮乏。

（二）TD-SCDMA网络质量优势
　　从3G系统原理的角度看，CDMA系统本身是一种自干扰系统，如何有效的抑制自干扰和消除小区呼吸成为提高网络容量和网络稳定性的关键。CDMA2000和WCDMA的无线接入系统除了扩频带宽差别外，所使用的技术和方法近乎相同，WCDMA的每个频点占用5MHz带宽，每个载波最大可以支持120个12.2k话音用户，120个用户之间的自干扰是系统的主要干扰，自干扰随用户数呈指数增加，WCDMA主要靠功率控制技术来降低自干扰，然而功率控制的实质是在存在自干扰的前提下实现容量最大化的方法，并无法从根本上消除自干扰，所以WCDMA呼吸效应现象明显。TD-SCDMA的每个频点仅占1.6MHz带宽，每个载波又进一步划分出7个时隙，类似GSM网络，通过载波和时隙的划分消除了系统的绝大部分干扰，使产生呼吸效应的因素显著降低，TD-SCDMA的每个时隙最大支持8个12.2k话音用户，8个用户间的自干扰是主要干扰，单时隙用户数量少使自干扰比较少，同时，这部分自干扰通过联合检测和智能天线技术被进一步抑制，所以TD-SCDMA没有呼吸效应现象。由以上分析可见，3G系统原理就决定了TD-SCDMA网络质量将优于其它网络，独树一帜！
　　从3G网络规划的角度看，根据链路预算研究表明，WCDMA的各种业务覆盖半径差异明显，在考虑多种业务并行规划的时候，无法解决高速业务连续覆盖和低速业务干扰严重相矛盾的弊病。TD-SCDMA的各种业务覆盖半径近似相同，拓扑结构是3G标准中最接近理想蜂窝结构的网络，多种业务采取“分层建设”原则，实现全网无缝覆盖，分层建设策略易于操作，后期网络拓扑结构同前期网络基本相同，并且后期网络建设不影响前期网络。WCDMA网络规划分期建设策略难于实施，后期网络拓扑结构前向兼容性差，需要搬迁前期网络基站，对网络质量的稳定性影响较大。

从3G网络优化的角度看，CDMA2000和WCDMA的覆盖和容量优化往往采取“同频加站”的办法进行补盲区和吸收话务量，在解决了局部问题的同时，又引入了干扰、越区覆盖等一系列优化问题。TD-SCDMA网络采用“异频加站补盲”的方法，不会增加邻区干扰，原有网络的性能不受新加基站的影响。同时，TD-SCDMA还具有独特的环境优化能力，利用软件无线电技术使网络针对不同的无线环境采用不同的处理软件算法成为可能，通过调整或升级TD-SCDMA系统的软件算法来应对由于地物地貌或者信号传播特性变化等问题，确保了网络质量在所有阶段都是最优的。

（三）TD-SCDMA的频率优势
频率这种宝贵的无线电资源就象石油一样具有不可再生性，并且随着人们对移动通信技术的迅猛需求，其稀缺性也日益凸显，尤其对于新的3G运营商而言，这种稀缺性更加突出，很自然地，从战略角度出发，人们总是希望尽可能多的拥有这类资源，并努力提高其利用效率。同时，频率资源与组网紧密相关，能否低成本组网、网络质量是否稳定、业务发展能否满足要求、技术优势能否得到发挥等网络建设和运营的致命要素都以频率资源为前提，某种程度上说，运营商的命运由其频率资源所决定。

3G网络对频率资源不仅需求较大而且难于准确测算。我们知道，一个完整的组网方案往往采用宏蜂窝完成大面积覆盖，微蜂窝覆盖热点小区或进行盲区覆盖，微微蜂窝提供室内分布，另外，各运营商之间需要有1个频点的频率保护间隔，换言之，具备4个频点才能实现网络覆盖的基本功能。对于话音业务，10MHz带宽能够充分满足要求，按0.02Erl，WCDMA可以支持64个(由于呼吸效应采用50%轻载)12.2k话音信道，覆盖3200用户，TD-SCDMA可以支持144个(没有呼吸效应可以满载)12.2k话音信道，覆盖7200用户。对于不对称数据用户，20MHz带宽基本能够满足数据业务的需求，根据欧洲和美洲关于数据运营的业务模型可知，占据80%的流量的数据业务提供了20%的业务收入，当数据业务成为一个基本面时，话音业务收入和数据业务收入基本相当，这样，数据业务的流量将是话音业务流量的16倍，考虑到将来数据收入的80%将是赠值业务收入，数据业务的流量将是话音业务流量的4倍，考虑到10MHz带宽能够充分满足要求并有较大的富裕，对数据业务带宽的需求是话音带宽的2倍。

对TD-SCDMA，带宽为1.6MHz，核心频段有55MHz，有33个核心频点补充频段有100MHz，有60个补充频点。话音业务需要6个频点(10MHz带宽)、数据需要12个频点(20MHz带宽)，盲区覆盖需要1个频点、室内覆盖需要1个频点、保护间隔需要1个频点，这样共需要21频点，考虑到话音业务带宽的富裕性， 30MHz带宽(18个频点)能够充分满足一个独立TD-SCDMA网络的需要。

对WCDMA，带宽为5×2MHz，FDD的核心频段有60×2MHz，有12个核心频点，补充频段有30×2MHz，有6个补充频点。话音业务需要1个频点(5×2MHz带宽)、数据需要2个频点(10×2MHz带宽)，盲区覆盖需要1个频点、室内覆盖需要1个频点、保护间隔需要1个频点，这样共需要6频点，考虑到不同阶段的组网对频点消耗的浪费性，40×2MHz带宽(8个频点)基本能够满足一个独立WCDMA网络的需要。如果一个运营商只能分配到20×2MHz带宽，那么必须要采用“一次规划，分步建设”，这样建网成本将急剧上升，业务开展和网络质量具有不可预测性。

TD-SCDMA频率利用率高，满足未来扩展需求。TD-SCDMA由于综合采用FDMA、TDMA和CDMA的混合复用技术，同时结合智能天线和联合检测等抗干扰技术，能够非常有效地抵消干扰，使系统能够在满码道的条件下工作。与其他两种3G标准相比，TD-SCMDA系统在频率利用率上具有无可争议的优势，也就是说，在相同的频谱宽度内，TD-SCDMA系统可以支持更多的用户数和更高速的数据传输，特别是对于不对称数据用户业务，由于TD-SCDMA采用TDD方式，可以通过调整业务切换点来进一步提高容量，使TD-SCDMA频率利用率得到进一步提升，显然，这一优势对于日新月异的移动通信技术而言，无疑意味着对投资的良好保护以及对未来系统扩展保持良好的态势。

（四）TD-SCDMA的成本优势
TD-SCDMA的成本优势来源于技术优势。TD-SCDMA通过CDMA来提升系统容量，通过低带宽频点和TDMA来抑制系统的主要干扰，通过智能天线和联合检测技术来抑制剩余的CDMA干扰；这样，在网络容量上TD-SCDMA具有较高的容量在网络覆盖上TD-SCDMA支持边缘覆盖和各业务覆盖半径相同，在网络特性上TD-SCDMA没有呼吸效应；这使TD-SCDMA的网络容量和抗干扰得到很好均衡。同时，TD-SCDMA通过TDD方式来提高不对称业务的支持效率，并在标准中充分考虑对混合业务的支持，使TD-SCDMA对混合业务的支持具有极高的灵活性和扩展性。

TD-SCDMA的系统设备成本具有明显优势。基站成本成为衡量系统设备成本的标志；3G系统主要包括核心网、基站控制器和基站，3G系统的投资最主要在基站；与3G的其它两种技术比较，核心网和基站控制器的成本没有明显的差别，不同技术标准的基站差别较大，成本差别也较大。10M带宽TDSCDMA单基站成本比WCDMA略有优势；TD-SCDMA由于采用了智能天线技术，用多个个低功率功放代替大功率功放，节省了大量的射频成本；同时，TD-SCDMA的天线和馈线的数量相对较多，虽然可以通过基站和天馈一体化来节约成本，但由于站址的环境限制，TD-SCDMA的天馈成本还是相对较高；综合考虑，单基站系统的成本基本相当。10M带宽TD-SCDMA基站的单信道成本要比WCDMA便宜56%以上；10M带宽(上下行各5M)WCDMA极限信道容量为128个12.2k话音信道，由于WCDMA的呼吸效应要求WCDMA只能按照50%轻载设计和工作，这样，WCDMA最大可以利用的信道容量为64个12.2k话音信道；10M带宽TD-SCDMA有6个频点，每个频点有7个时隙提供3对话音通道，每个时隙可以提供8个12.2k话音信道，TD-SCDMA极限信道容量为144个12.2k话音信道，TD-SCDMA没有呼吸效应可以使TD-SCDMA满载设计和工作，这样，TD-SCDMA最大可以利用的信道容量为144个12.2k话音信道；可见，WCDMA信道数量只是TD-SCDMA信道数量的44%，考虑到单基站系统的成本基本相当，TD-SCDMA单信道成本只是WCDMA单信道成本的44%。对于不对称数据信道，由于TD-SCDMA可以通过调整上下行切换点来进一步提升容量，TD-SCDMA不对称数据信道的成本要远远低于44%。

TD-SCDMA的组网成本具有明显优势。网络建设大致可以分为覆盖驱动期、容量驱动期和成熟期3个阶段，TD-SCDMA在网络建设的不同阶段具有成本优势。建设初期即为覆盖驱动期，网络建设是为了扩大和完善覆盖，对多业务进行低成本的连续覆盖是这段时期主要问题；TD-SCDMA每种业务的覆盖半径相同，并且能够进行广域覆盖，同时后期的网络建设不需要对前期网络进行调整，这使TD-SCDMA能够节省30%以上的基站数量。随着覆盖的不断完善，用户数、业务类型和业务量不断上升，一些高业务区域的业务类型和网络容量不能满足要求，这时候需要扩容网络，即为容量驱动期，网络质量稳定、网络容量和业务类型能够快速扩展是这段时期的主要问题；TD-SCDMA没有呼吸效应，并且频点比较丰富，同时对多业务的支持比较灵活，这使TD-SCDMA网络质量比较稳定、业务类型和容量扩展相当快捷，可以节省大量的时间成本和提升业务收入。覆盖和容量交替驱动着网络的发展，到了一定的时候，用户和业务增长缓慢或停滞，覆盖和容量已经基本满足要求，网络即进入了成熟期，网络维护是这段时期的主要问题；TD-SCDMA的频率利用率比较高，在相同容量情况下，网络基站数量要小15%以上，同时结合TD-SCDMA的软件无线电技术，使TD-SCDMA的维护成本和升级成本具有较大优势。

TD-SCDMA的建设成本具有明显优势。原有站址和配套资源的利用率比较高；网络建设除了系统设备的建设，还包括站址、机房、传输、电源、天线、铁塔等，由于社区景观和环保问题，站址获取越来越困难，共享站址和配套资源已经成为3G建设的主要问题；TD-SCDMA由于对站址分布要求低，90%以上的站址可以利用原有站址，WCDMA的站址重用率不超过60%。同时，TD-SCDMA在不同阶段的网络建设不需要调整原有网络，使TD-SCDMA网络建设的工程量得到显著降低。

除此以外，TD-SCDMA在其它方面也具有成本优势。频率利用率比较高，可以节省大量的频率使用费用。拥有自己的知识产权，掌握核心技术，使得专利费用低和终端价格低。干扰可控、支持异频叠加覆盖、码资源规划灵活等特点使网规网优设计可以简单实施，为运营商节省大量的技术培训费用和人力资本费用。

现在，移动通信正从话音服务向话音服务和数据服务并重演变，这是一个划时代的变革，为打破垄断、走向竞争提供了一个很好的机会，2G时代的垄断向3G时代的良性竞争是一个必然趋势，TD-SCDMA为全球移动通信领域注入新的活力，提供了一个新的选择，对移动通信市场的良性竞争将起到积极促进作用。可见，不管从市场需求还是竞争需要，TD-SCDMA在国际的发展都会受到普遍欢迎。

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06/5/14

TD-SCDMA系统优势的简单分析

院系 电信工程学院
班级 03110
姓名 卫伟
学号 030296/14

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