（接上）

1.2.5MBMS技術

組播和廣播業(yè)務(MBMS)是對現(xiàn)有WCDMA移動網(wǎng)絡的增強，可與現(xiàn)有移動網(wǎng)絡無縫融合，方便移動運營商對手機電視業(yè)務的運營。然而3GPP 在R6版本中的TDD模式下也提出了MBMS。MBMS技術與其他數(shù)字電視廣播技術具有完全不同的商業(yè)模式，MBMS提供了一套完全由移動運營商運營、控制的廣播/多播傳輸通道。

MBMS可以利用蜂窩網(wǎng)已有的雙向信道實現(xiàn)交互。除了廣播業(yè)務，MBMS還可以提供更豐富的組播業(yè)務；通過點對點修復機制，實現(xiàn)高可靠的下載業(yè)務。通過交互信道實現(xiàn)靈活的計費。MBMS可用于承載移動廣播電視業(yè)務，但并不局限于此，MBMS還可以為用戶提供多種豐富的推(PUSH)業(yè)務，而其中

如何將MBMS與蜂窩網(wǎng)絡數(shù)據(jù)復用在一起漸漸成為人們關注的焦點，現(xiàn)在新的提案中大致有兩種模式，一種是時分復用(TDM)模式，另一種是頻分復用(FDM)模式。在TDM模式中，可以使用長的循環(huán)嵌綴，來得到更好的抗多徑性能。但TDM模式不支持可變帶寬，只能工作在10 MHz的帶寬下。在FDM模式中，由于MBMS與蜂窩網(wǎng)絡數(shù)據(jù)復用在一個OFDM符號里，所以只可使用蜂窩系統(tǒng)的CP(CP較短)。但FDM模式支持可變帶寬，可以工作在多種選擇的帶寬模式下。

MBMS的引入對于現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)是一種有效的補充，可在現(xiàn)有網(wǎng)絡上增加和改善一些功能實體，為用戶提供更多的服務。

1.2.6TD-SCDMA和BWA的融合

TD-SCDMA和寬帶無線接入(BWA)相比，峰值速率不夠高，但可以實現(xiàn)大面積覆蓋，而BWA在低速移動環(huán)境下可以提供高速率業(yè)務，如 IEEE 802.11a WLAN可以提供54 Mb/s的峰值速率。TD-SCDMA和WLAN的融合，可以在熱點地區(qū)使用WLAN來提供高速率業(yè)務傳輸，同時使用TD-SCDMA來實現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋。

TD-SCDMA與WiMAX的融合也已進入規(guī)劃日程，并成為現(xiàn)今技術討論的焦點。WiMAX可以在20 MHz的帶寬下提供75 Mb/s的峰值速率，為TD-SCDMA系統(tǒng)在熱點地區(qū)的覆蓋起到了強有力的補充效果，尤其802.16e(WiMAX的擴展版本)的提出，使融合系統(tǒng)在移動速度支持上得到很大改善。TD-SCDMA和BWA的融合需要TD-SCDMA終端可以同時支持BWA接入和TD-SCDMA蜂窩網(wǎng)接入，并且TD- SCDMA和BWA系統(tǒng)應該增加一些特殊的功能實體以支持雙系統(tǒng)融合后的協(xié)議標準[4]。

1.3TD-SCDMALTE階段

TD-SCDMA演進的第3個階段則是 LTE，LTE TDD是TD-SCDMA在向4G系統(tǒng)演進過程中的過渡階段，目的是在3G的平臺上使用4G的技術，為3G系統(tǒng)向4G系統(tǒng)的平滑過渡起到良好的鋪墊作用?，F(xiàn)在LTE的大部分研究都集中在物理層，這個階段的傳輸性能和通信參數(shù)與TDD未來演進時代十分接近，大多數(shù)技術特點是用于增強系統(tǒng)性能的，如使用 MIMO、OFDM、靈活的帶寬選擇(1.25 MHz、1.6 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz)和分布式無線接入網(wǎng)絡。通過使用MIMO和OFDM技術，在20 MHz的帶寬內下行峰值速率可達到100 Mb/s，上行可達到50 Mb/s。所有的服務在共享和公用信道上提供，并且將使用基于IPv6的核心網(wǎng)。

考慮到OFDM技術在上行鏈路的峰均比高，只在下行鏈路使用OFDM技術，而在上行鏈路使用單載波技術，包括交織的頻分多址(IFDMA)和離散傅立葉變換－擴展正交頻分復用(DFT-SOFDM)，在下行主要使用正交頻分多址(OFDMA)技術。IFDMA設計目標是實現(xiàn)沒有多址接入干擾的頻分多址(FDMA)，系統(tǒng)中每一個用戶獨享一個子載波集，對不同用戶的子載波進行交織。在IFDMA中，每個用戶占用的子載波在傳輸頻段上均勻分配，以獲得最大程度上的頻率分集增益。IFDMA的信號在時域設計，從而實現(xiàn)了低峰均值比(PAPR)。在LTE階段，TD-SCDMA系統(tǒng)和其他無線寬帶接入網(wǎng)絡的融合開始進一步加強，從IP核心網(wǎng)的融合開始向無線接入網(wǎng)的融合過渡，核心網(wǎng)基于全IPv6的IMS，業(yè)務不僅僅是傳統(tǒng)的點對點的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務，還包括MBMS業(yè)務，以及更加靈活的點對點業(yè)務。由于采用了先進的物理層處理機制，其頻譜效率將為2 ~5 bps/Hz。

1.3.1LTE單載波系統(tǒng)

在3GPP LTE中，上行鏈路方案在多載波方案(OFDMA)和單載波方案(SC-FDMA)中抉擇，最終由于多載波方案的高峰均比問題，而采用單載波方案作為上行鏈路方案。SC-FDMA單載波系統(tǒng)包括IFDMA和SOFDM系統(tǒng)。SC-FDMA單載波系統(tǒng)有很多優(yōu)點：低峰均比、用戶間頻域正交使小區(qū)內干擾最小化、可以使用低復雜度的頻域均衡、多選擇的碼片速率。在SC-FDMA單載波系統(tǒng)中，DFT-SOFDM和IFDMA兩系統(tǒng)的比較成為業(yè)界焦點。 IFDMA系統(tǒng)是時域處理的SC-FDMA單載波系統(tǒng)，而DFT-SOFDM系統(tǒng)是頻域處理的SC-FDMA單載波系統(tǒng)。IFDMA比DFT-SOFDM 的PAPR性能好，但頻譜效率略低；DFT-SOFDM系統(tǒng)比IFDMA實現(xiàn)起來更加復雜。與IFDMA系統(tǒng)相比，DFT-SOFDM與OFDMA系統(tǒng)有更好的兼容性。由以上結果可以看出DFT-SOFDM更適合作上行的單載波系統(tǒng)。

1.3.2LTE正交多載波技術

在3GPPLTE中，下行鏈

1.3.3MIMO-OFDMA技術

MIMO-OFDMA 是下一代通信系統(tǒng)中最具有革命性的技術，是3GPP LTE提高峰值速率和服務質量的基礎。MIMO多天線技術在提高頻帶利用率方面有杰出表現(xiàn)，然而，占用頻帶越寬，多徑現(xiàn)象越明顯。傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)為了實現(xiàn)MIMO檢測而大大增加了接收機的復雜度，而OFDM的出現(xiàn)恰好可以解決這一問題。OFDM可以有效減弱頻率選擇性衰落的影響和符號間干擾，所以很適合在無線寬帶信道中實現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)的傳輸。同時，OFDM由于使用了FFT/IFFT而變得容易實現(xiàn)，并且在每個子載波上使用AMC，可以更有效地利用頻帶。OFDM的這些特點使其在LTE和B3G系統(tǒng)中極具競爭力。把MIMO和OFDM相結合，有頻率選擇性的MIMO信道可以被分成許多平坦的子信道，同時MIMO的檢測系統(tǒng)也被簡化。

1.3.4靈活的動態(tài)頻率選擇機制

現(xiàn)今頻譜資源極其短缺，為了能夠有效地利用任意的蜂窩頻譜資源，LTE系統(tǒng)采用靈活的帶寬選擇在不同的帶寬上實現(xiàn)高質量高速率的信息傳輸，這就是動態(tài)頻率選擇技術。TD-SCDMA系統(tǒng)將在LTE TDD系統(tǒng)之前部署，所以未來的頻率演變中使用1.6 MHz是很有可能的。另外LTE TDD在中國也應該考慮1.25 MHz、5 MHz、10 MHz、20 MHz的帶寬。這樣，靈活的帶寬選擇可以適應通信系統(tǒng)在時間和區(qū)域上的變化，并有效地利用各種不同的帶寬。

1.3.5無線Mesh

在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)中，使用的是點對多點的結構，如圖2所示，屬于集中控制機制，每個基站負責一個小區(qū)內所有用戶的通信。

在未來演進的通信系統(tǒng)中，為了提高覆蓋范圍和系統(tǒng)容量，引入了多跳的概念。多跳是指在原有的拓撲結構上，使用用戶終端作為中繼，將信號傳輸至更遠的節(jié)點，從而提高覆蓋范圍，由于有中繼增益也增大了系統(tǒng)容量。另一方面，由于傳統(tǒng)點對多點結構任何一條鏈路的通信都需要經(jīng)過基站，即使兩個終端離得很近，也要先將信號傳送至歸屬基站，再由基站傳送至目標終端，再加上信令交互的開銷，這樣一條鏈路浪費了很大的資源。為了避免這種浪費而引入了多點到多點的概念，即指在網(wǎng)絡中任意兩點都可以自由通信，達到更快捷、方便、經(jīng)濟的傳輸數(shù)據(jù)。

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結構中，對于一定發(fā)射功率來說，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率越高，覆蓋范圍會越低。如果超過了最大允許發(fā)射功率，發(fā)射機必須降低數(shù)據(jù)傳輸速率以增加覆蓋距離。發(fā)射功率一般受到標準規(guī)范和用戶設備電池的限制，所以在蜂窩系統(tǒng)中鄰近基站的用戶需要采用自適應技術以提供較高的數(shù)據(jù)速率，但數(shù)據(jù)速率會隨著與基站間隔距離增加而急劇下降。而格狀網(wǎng)(Mesh)則不同，Mesh結構正是多跳與多點到多點的融合，如圖3所示。它可以通過跳經(jīng)一系列中間節(jié)點以提供長的端到端通信距離，同時提供足夠高的數(shù)據(jù)傳輸速率。和發(fā)送端到接收端之間的距離相比，各節(jié)點之間的距離(每跳)相對較短，每一跳可以完成比直接通信高得多的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而使得在長距離的端到端通信系統(tǒng)中同樣能支持高數(shù)據(jù)傳輸速率，也就是說Mesh組網(wǎng)方式使得高數(shù)據(jù)傳輸速率和覆蓋范圍不再是一對矛盾體而是可以同時滿足。在Mesh網(wǎng)絡中，每個節(jié)點只需傳輸很短的距離，所以它們的發(fā)送功率相對較小，從而大大降低系統(tǒng)內的干擾并使頻率復用可以更加密集。另外，由于可跳經(jīng)中間節(jié)點傳送數(shù)據(jù)，Mesh網(wǎng)絡使得信號可以繞過障礙物和本地網(wǎng)絡的阻塞物建立健壯的路由。

Mesh結構分為集中式和分布式結構，集中式Mesh結構將傳統(tǒng)的點對多點結構以用戶終端作為中繼進行擴展以增加覆蓋范圍和容量。分布式 Mesh結構更加靈活多變，可以減少系統(tǒng)時延，避免網(wǎng)絡“瓶頸”和單點故障，并可以改善服務質量和提供多種綜合服務。分布式網(wǎng)絡中把用戶信息和控制信令信息分開，以減少服務時延，降低系統(tǒng)融合和部署的成本?？梢园淹顿Y直接轉化成網(wǎng)絡規(guī)模的增長，同時節(jié)省網(wǎng)絡部署初始階段的開銷。多選擇性的結構功能可提供靈活和高效傳輸性能，整個網(wǎng)絡的功能因此得到了優(yōu)化。這樣，B3G和4G的無線接入網(wǎng)只需要在基站和終端做稍許修改即可引進到系統(tǒng)中來[5]。

1.3.6點對點通信技術

現(xiàn)今在計算機網(wǎng)中，點對點技術已經(jīng)得到廣泛的應用，如網(wǎng)絡電話、比特流(BT)下載等。在無線通信網(wǎng)絡中，點對點技術的引進也將成為必然的趨勢。3GPP已經(jīng)把點對點業(yè)務提到議事日程當中，在LTE及下一代網(wǎng)絡中，點對點技術結合Mesh拓撲結構將得到進一步發(fā)展。在802.11中，分布式的 Ad Hoc網(wǎng)絡采用的是多點到多點的拓撲結構，其中必然要與點對點技術相結合，如圖4所示，左圖是傳統(tǒng)的點對多點結構，終端之間不可通信，彼此之間的通信必須要經(jīng)過基站，由于基站的帶寬有限，就會有很多用戶的請求得不到滿足，從整體上看，下載效率很低。右圖是點對點通信，打破傳統(tǒng)的“服務器/客戶端”結構的概念，在通信中兩通信節(jié)點的地位是平等的，可實現(xiàn)任意兩點間的自由通信。點對點系統(tǒng)的精神實質是“節(jié)點合作”。因此，只要一個系統(tǒng)中沒有管理者，所有任務都是依靠結點之間的交換與配合完成，這個系統(tǒng)就可以認為是點對點系統(tǒng)。

1.4基于TD-SCDMA的第4代移動通信系統(tǒng)

對于基于TD-SCDMA的后3G或者4G系統(tǒng)來說，將采用TDD模式，主要目的在于實現(xiàn)先進國際移動通信(IMT-Advanced)提出的高速和低速移動環(huán)境下峰值速率分別達100 Mb/s和1 Gb/s的無線傳輸能力，使用的關鍵技術包括感知無線電、網(wǎng)絡感知等，還將支持無線泛在服務(Wireless Ubiquitous Service)環(huán)境下的各種無線通信機制融合。在泛在服務體系架構下，采用各種先進技術，如超寬帶(UWB)和超窄帶(UAN)技術、感知無線電 (Cognitive Radio)和網(wǎng)絡感知技術等，以提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和最佳的網(wǎng)絡接入和網(wǎng)絡布置方案。網(wǎng)絡信息論作為一門新的學科，在后3G或者4G移動通信系統(tǒng)中將占重要地位，它將指導泛在無線系統(tǒng)的組網(wǎng)和布置。

在TDD未來演進時代，空中接口網(wǎng)絡的多樣性和共存性使得用戶可以得到多樣化的服務，但同時也給用戶在不同系統(tǒng)之間進行切換、漫游帶來很多不便，尤其是終端要適應于各種接入網(wǎng)絡，并且實現(xiàn)起來不可過于復雜，成本也不可過高。結合軟件無線電技術，終端可下載不同標準的接入網(wǎng)模式和流程，實現(xiàn)終端在不同網(wǎng)絡之間的兼容。在未來，組件化的、開放的、分布式體系結構正在成為主流的業(yè)務生成與提供模式. 這種模式以屏蔽底層網(wǎng)絡實施的細節(jié)作為設計目標之一，提供了良好的設計架構，使業(yè)務的生成與部署更加簡便。在移動泛在網(wǎng)絡中，業(yè)務種類極其豐富，而且業(yè)務提供將面向用戶的最佳體驗，即對服務QoS的保證。不同的網(wǎng)絡在保證QoS的前提下可以提供以用戶為中心的普遍服務。在不同的無線網(wǎng)絡中支持無縫切換和漫游，這些網(wǎng)絡可以分擔服務負載，并可以選擇最優(yōu)的網(wǎng)絡來提供不同的服務，最大地滿足用戶的需求。

在這個階段，為滿足下一代移動通信系統(tǒng)的高速率傳輸和無所不在的無線信號覆蓋的要求，無線中繼及多跳傳輸技術將會被采用。無線中繼的基本思想是使用中繼站將基站的信號重新處理后再發(fā)送出去。這個處理的過程可以很簡單，比如只是接收信號然后放大，也可以很復雜，需要MAC層以上的處理。無線中繼可以分為固定中繼和移動中繼。應用多跳中繼可以擴展小區(qū)的覆蓋范圍，服務基站信號的死角地區(qū)，如建筑物陰影、地下等，同時還可以平衡負載，轉移熱點地區(qū)的業(yè)務。另外，引入無線中繼還可以節(jié)省終端的發(fā)射功率，從而延長電池壽命。

為了簡化無線頻譜管理，將采用感知無線電技術，實現(xiàn)無線環(huán)境的感知。環(huán)境感知的思想就是將網(wǎng)絡延伸到各個角落，利用新型無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的環(huán)境感知能力，感知當前網(wǎng)絡環(huán)境狀況、用戶及周邊環(huán)境場景信息尤其是頻譜信息，并根據(jù)這些狀況利用大量先進的物理層技術做出計劃、決定和反應，把單個節(jié)點獲得的頻譜信息通告給相鄰的節(jié)點共享，以便充分利用獲得的頻譜資源，提高無線通信的覆蓋范圍，同時通過靈活的資源分配方式提高頻譜、功率等資源的利用效率。

2 結束語

TD-SCDMA系統(tǒng)的發(fā)展目標是提供更高的數(shù)據(jù)速率、低時延、低成本、優(yōu)化的系統(tǒng)覆蓋和容量，以及對高移動性的支持。而近年來移動通信業(yè)務的快速增長推動著寬帶無線通信系統(tǒng)的演進。數(shù)據(jù)速率和QoS需求的快速增長是通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。按照這種發(fā)展趨勢，TD-SCDMA發(fā)展演進的歷程分為以下幾個階段：首先的TD-SCDMA階段分為單載波TD-SCDMA和多載波TD-SCDMA；之后是HSxPA階段，其中包括單載波HSxPA、多載波HSxPA以及HSxPA與無線寬帶接入的融合；下一個階段是LTE階段，在這個階段上行傾向于采用單載波傳輸技術，而下行則使用多載波技術；最后是基于TD-SCDMA的第4代移動通信系統(tǒng)階段。整個TDD技術演進的過程將是一個平滑過渡的過程，以最節(jié)省的投資獲得新技術的更新、網(wǎng)絡架構的優(yōu)化，以及最大的用戶滿意度。