1序言
2009年1月7日，工业和信息化部批准发放3张第三代移动通信（3G）牌照，此举标志着我国正式进入了3G时代。它们分别是基于FDD制式的CDMA2000和WCDMA,以及TDD制模式的TD-SCDMA。其中TD-SCDMA在高效的频谱利用率以及对业务支撑的灵活性等方面有着天然的优势，非常符合未来移动通信的发展方向，将会在未来的3G竞争中展现出强大的竞争力。
2TDD与FDD比较
在FDD（频分双工）制式中，系统采用成对对称的频谱来提供语音业务以及数据传输业务。整个频带被裁分未若干窄带业务信道，每对信道之间须保留一定的保护间隔，以防止临频干扰。毫无疑问，FDD制式非常适合于语音类的上下行对称业务，因而可以成为移动通信系统的典型标准之一。然而，用户对高速数据传输的需求日益增长，3GPP提出3G的下行传输速度需达到2Mbit/s以适应各种对称的以及非对称的业务需求，由此导致用户对频带以及数据吞吐量猛增。因而，频谱的利用效率必将成为3G竞争的重点。
FDD难以实现最佳的频谱效率
在3G的对称业务方面，上、下行链路形成一个对称的双工业务负载。在FDD制式下，由于上、下行链路业务负载的对称性，对称业务将在成对对称的频谱上呈现最佳的频谱效率。然而，随着大规模的无线包交换业务的广泛应用，非对称双工业务成为无线通信网络的主要负载。其最典型的特征就是上、下行链路中的业务负载量不再是对称出现，而是取决于不同的业务类型。为了达到最佳的频谱效率，则需要各种业务都可能灵活的调用有限的频谱资源。然而在FDD的固定的上、下行频谱分配的模式下，灵活的将对称的频谱分配给非对称的上、下行业务负载是不可能的。因此，基于FDD成对对称的频带分配制式实现语音或数据等对称及非对称的业务负载很难达到最佳的频谱利用效率，最终将造成一定程度上的频谱资源浪费。
TDD将频谱利用率推向最高
为了实现对称及非对称业务的最佳的频谱效率，灵活的、自适应的频谱分配是十分必要的。在TDD制式中，无线信道被分为若干的TDMA无线帧，这个帧结构又被进一步细化为若干的时隙，从而实现了无线信道在时域中的周期性重复。TD-SCDMA采用时分双工制式，能在同一频段的不同时隙中发送上行（由终端到基站）或下行（由基站到终端）数据，从而实现了基于不同的业务类型，上、下行频段的灵活分配。当无线信道承载非对称业务是，更多的时隙被分配给下行链路；而当进行语音等对称业务时，上、下行链路则占有相同数量的时隙。码分多址接入（CDMA）技术的采用，使得同一频段的同一时隙中可以承载多个用户，用户间使用独立的码分信道，用户数据分布于整个带宽上，从而更加高效的利用了频谱资源。TD-SCDMA有效的结合了TDD和CDMA的优势，大幅度的提高了无线传输速率（达到2Mbit/s）；同时支持根据不同的业务类型，灵活的分配上、下行链路的频谱资源。
由以上的分析可以看出，FDD制式下的上、下行链路固定频谱分配，无法从频域上根本的解决频谱利用率低的问题。而TD-SCDMA采用TDD系统制式，可以灵活分配对称、非对称以及混合业务的上、下行链路所占用的频谱资源。同时，由于TD-SCDMA不需要成对的频带资源支持，因而可以利用目前频谱规划中的散杂频谱资源，使得整个频谱规划更加简便。
3TD-SCDMA,WCDMA以及CDMA2000比较
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WCDMA |
TD-SCDMA |
CDMA2000 |
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信号带宽 |
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码片速率 |
3.84Mchip/s |
1.28Mchip/s |
1.228Mchip/s |
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双工方式 |
FDD |
TDD |
FDD |
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帧长 |
10ms |
10ms(子帧5ms) |
20ms |
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信道编码 |
卷积码，Turbo码 |
卷积码，Turbo码 |
卷积码，Turbo码 |
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调制方式 |
QPSK/BPSK |
QPSK/8PSK |
数据调制：QPSK/BPSK |
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功率控制 |
开环，快速闭环结合 |
开环，闭环结合 |
开环，快速闭环结合 |
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功率控制速率 |
1500次/s |
200次/s |
800次/s |
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机站同步 |
同步/异步 |
同步 |
同步 |
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关键技术 |
1.发射分集：TSTD STTD、FBTD； 2.支持软切换和更软切换； 3．MAP和GPRS隧道技术是WCDMA模式移动性管理的关键。 |
1.智能天线：提高频谱效率； 2.同步CDMA技术：降低用户间干扰； 3.联合检测：降低用户间干扰； 4.接力切换:降低掉话率，提高切换效率。 5.基站间须同步，以减少基站间干扰。 |
1.前向发射分集：OTD、STS； 2.支持F-QPCH，延长手机待机时间； 3.采用可变帧长； 4.核心网基于ANSI网络的演进，并保持与ANSI网络的兼容性。 5.支持软切换和更软切换。 |
表1: WCDMA, TD-SCDMA和CDMA-2000特点
TD-SCDMA，WCDMA及CDMA2000都是基于CDMA技术的无线通信制式，分别由3GPP和3GPP2开发和维护。其各自的主要特点如上表所示。
由表1可以得出，TD-SCDMA系统具有显著的优势。它同时采用智能天线和联合检测技术，减少了用户间的干扰，增加系统容量；采用上、下行时隙不对称分配，提高了频谱利用效率，更适应于数据业务的传输；采用接力切换技术，有效地结合了软切换的低掉话率和硬切换的高资源利用率。然而，由于TD-SCDMA系统特殊的物理层结构和对同步精度的较高要求，导致其所支持的用户移动速率比较低；同时，它仍然存在TDD系统所固有的基站间干扰问题。WCDMA和CDMA2000的特点比较相似，而且WCDMA更具有基站间无需严格同步的特点。TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000都在提高系统下行速率方面有了很大发展。下面将具体分析这三种通信系统的区别。
1. 不同的双工模式
TD-SCDMA系统采用TDD双工方式，无线帧传输不再需要成对频谱，使频谱的分配更加灵活；上、下行时隙可以根据不同的业务灵活分配，可同时适用于对称的语音业务和不对称的数据传输或IP业务，大大提高了频谱的利用效率。WCDMA和CDMA2000采用FDD双工方式，比较适合于相对对称的业务，如语音，交互式实时数据传输业务等。
2. 多址及检测技术
TD-SCDMA采用空分多址SDMA，码分多址CDMA，频分多址FDMA，时分多址TDMA相结合的方式，利用智能天线、联合检测和上、下行同步等技术降低同信道干扰（CCI）、码间干扰（ISI）和多址干扰（MAI），缩短了频谱复用距离，提高频谱利用效率并且有效地降低了系统成本。WCDMA和CDMA2000采用码分多址CDMA和频分多址FDMA相结合的技术，采用智能天线导频符号辅助相干检测的技术，降低系统中各种干扰，提高频谱的利用效率。
3. 信道分配
在基于CDMA技术的3G系统中，信息传输都是占用公共信道。因而，固定信道分配（FCA）没有被采用，而是采用动态信道分配（DCA）和随机信道分配（RCA）相结合的方式。虽然3G系统中主要采用DCA信道分配方式，但是由于数据包长度有限，可能无法及时地传送足够的信道质量信息，此时采用与RCA结合的方法能够更有效的利用资源。在TD-SCDMA系统中，采用DCA信道分配方式，可以在空域、时域、频域以及码域根据实时测得的信道质量，灵活的进行信道分配。该方式能够有力的保证信道有效利用，增加系统容量，但TD-SCDMA系统对设备的要求相对较高。
4. 切换方式
在3G系统中，软切换取代了以往的硬切换方式，有效地降低掉话率，保证了通信质量。WCDMA系统在扇区间和小区间采用软切换，载频间切换则采用硬切换。WCDMA系统是异步系统，因此不需要外部同步资源。在执行软切换之前，终端须测量两个基站之间的下行共享信道的定时差别，并将该差别报告给服务基站，服务基站根据该差别调整下行软切换执行时间。CDMA2000同样采用扇区间和小区间的软切换，以及载频间的硬切换。软切换的过程与WCDMA时分类似。TD-SCDMA系统采用接力切换，它不同于传统的软切换和硬切换，而是采用二者结合的方式。他支持同频或异频操作，根据用户的位置（通过智能天线和用户定位技术），结合算法和上行同步技术准确的将移动终端切换到新基站，大大提高了通信质量，同时节省了系统资源开销。
5. 功率控制技术
在WCDMA和CDMA2000系统中，采用前向和反向信道快速功率控制。而在TD-SCDMA系统中，继承第二代GSM功率控制的基础上，采用开环和闭环的慢速功率控制（控制速度仅为0-200次/sec）。在未来的3G技术发展过程中，克服功率控制与信道通信性能之间的矛盾仍然是一个值得研究的问题。
４.TD-SCDMA系统优势
作为第三代移动通信系统，最主要的目标就是能够提供语音、视频以及日益增征的包交换等对称或非对称业务。TD-SCDMA能够提供峰值为2Mbit/s的下行速率，符合未来通信需求；其特有的技术能使无线资源达到较高的利用效率；同时，由于其非对称性，它向未来第四代通信系统的过渡也相对容易。
TD-SCDMA系统灵活的综合了SDMA,FDMA,CDMA和TDMA等基本传输方式，通过联合检测技术，使其能够提供较高的系统容量。同时，由于智能天线侧采用，有效地减低了用户间干扰，容量进一步被提高，而且通信质量也得到了优化。与CDMA2000和WCDMA相比，TD-SCDMA具有以下几方面的优势。
1. 高频谱利用率
TD-SCDMA采用TDMA,CDMA多址技术，可以随业务需求而设置上、下行之间的转换点。如为对称的业务设置对称的上下行时隙（3:3）而为数据等非对称业务设置非对称上下行链路（1:5）等等。因此，TD-SCDMA系统可以使总的频谱效率达到较高水平。
2. 频谱灵活性强
TD-SCDMA第三代移动通信系统具有较高的频谱灵活性，仅需要1.6M带宽便可提供2Mbps传输速率。并且它并不需要成对的频谱实现上下行链路，可以利用频谱划分过程中的散杂频段，使系统的成本有效降低。
3. 较高系统稳定性
TD-SCDMA系统采用TDD双工方式，上、下行链路在相同频率载波发送。因此，对上行信号波束的估算结果，完全可以应用于下行波束赋形,使智能天线能够更加简便有效的工作，减少系统内干扰，并且减低了设备成本。同时，采用联合检测技术，有效地抑制了用户码间干扰，在增加系统容量的同时，有效提高了系统的稳定性。
4. 系统优势
TD-SCDMA系统能够支持从现有通信系统到第三代通信系统的平滑过渡，支持现有的覆盖结构。信令协议等也支持后向兼容，系统中不需要引进新的呼叫模式。并且TD-SCDMA系统支持Ｎ频点技术，在不增加系统干扰的情况下，可以成倍地增加热点地区的用户容量。
结语
在当今的移动通信市场中，频谱资源日益匮乏。找到能够供FDD系统利用的成对频谱已经非常困难。在这种情况下，具有很高频谱效率，并且不需要成对频谱构成上、下行链路的TD-SCDMA系统的优势将日益显现。它不但可以解决频谱资源不足问题，并且可以满足用户密集区的通信要求。在诸多标准中，起步较晚的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ系统将以其特殊的优势，和相对较低的成本称为未来３Ｇ市场中强有力的竞争者。
