日本的ARIB在第三代系統的標準研究制訂方面也走在世界前列。先后制訂出6種RTT方案，經過層層篩選和合并，形成了以NTT DoCoMo公司為主提出的W-CDMA方案。日本的W-CDMA方案和歐洲提出的W-CDMA極為相似，與其融合。
這10種提案中以歐洲的W-CDMA技術和美國的CDMA2000技術最為看好，同時，中國的TD-SCDMA技術由于其本身的技術先進性并得到中國政府、運營商和產業界的支持，也很受矚目。
    通過一年半時間的評估和融合，1999年11月5日ITU 在赫爾辛基舉行的TG 8/1第18次會議上，通過了輸出文件ITU-R M.1457[2]，確認了如下5種第三代移動通信RTT技術：    
       兩種TDMA技術：
* SC-TDMA（UMC-136）；
* MC-TDMA（EP-DECT）；
     三種CDMA技術： 
* MC-CDMA（CDMA2000 MC）；
* DS-CDMA（包括UTRA/WCDMA和CDMA2000/DS）；
* TDD  CDMA（包括TD-SCDMA和UTRA TDD）；

表1.2   ITU確認的5種 第三代移動通信RTT
                     

CDMA	TDMA
MC	DS	TDD	SC	MC
CDMA	CDMA	CDMA	TDMA	TDMA

其中主流技術是上述三種CDMA技術。

ITU-R M.1457的通過標志著第三代移動通信標準的基本定型。我國提出的TD－SCDMA（Time Division Duplex－Synchronous Code Division Multiple Access）建議標準與歐洲、日本提出的W-CDMA和美國提出的cdma2000標準一起列入該建議，成為世界三大主流標準之一。   
1.2.3 三大主流標準的技術比較   
WCDMA最初主要有Ericsson、Nokia公司為代表的歐洲通信廠商提出。這些公司都在第二代移動通信技術和市場占盡了先機，并希望能夠在第三代依然保持世界領先的地位。日本由于在第二代移動通信時代沒有采用全球主流的技術標準，而是自己獨立制訂開發，很大程度上制約了日本的設備廠商在世界范圍內的作為，所以日本希望借第三代的契機，能夠進入國際市場。以NTT DoCoMo為主的各個公司提出的技術與歐洲的WCDMA比較相似，二者相融合，成為現在的WCDMA系統。WCDMA主要采用了帶寬為5MHz的寬帶CDMA技術、上下行快速功率控制、下行發射分集、基站間可以異步操作等技術特點。
CDMA2000是在IS-95系統的基礎上由Qualcomm、Lucent、Motorola和Nortel等公司一起提出的，CDMA2000技術的選擇和設計最大限度地考慮和IS-95系統的后向兼容，很多基本參數和特性都是相同的。并在無線接口進行了增強，如：
（１）提供反向導頻信道，使反向相干解調成為可能。在IS-95系統中，反向鏈路沒有導頻信道，這使得基站接收機中的同步和信道估計比較困難；
（２）前相鏈路可采用發射分集方式，提高了信道的抗衰落能力；
（３）增加了前向快速功控，提高了前向信道的容量。在IS-95系統中，前向鏈路只支持慢速功控；
（４）業務信道可采用比卷積碼更高效的Turbo碼，使容量進一步提高；
（５）引入了快速尋呼信道，減少了移動臺功耗，提高了移動臺的待機時間。

WCDMA和CDMA2000都是采用FDD模式的技術，而TDD技術由于本身固有的特點突破了FDD技術的很多限制，如：上下行工作于同一頻段，不需要大段的連續對稱頻段，在頻率資源日緊張的今天，這一點尤顯重要；這樣，基站端的發射機可以根據在上行鏈路獲得的信號來估計下行鏈路的多徑信道的特性，便于使用智能天線等先進技術；同時能夠簡單方便地適應于3G傳輸上下行非對稱數據業務的需要，提高系統頻譜利用率；這些優勢都是FDD系統難以實現的。因此，隨著技術的發展，國際上對使用TDD的CDMA技術日益關注。
TD-SCDMA也就是在這種環境下誕生的，它綜合TDD和CDMA的所有技術優勢，具有靈活的空中接口，并采用了智能天線、聯合檢測等先進技術（這些在后面的章節中陸續將有闡述），使得TD-SCDMA具有相當高的技術先進性，并且在三個標準中具有最高的頻譜效率。隨著對大范圍覆蓋和高速移動等問題的逐步解決，TD-SCDMA將成為可以用最經濟的成本獲得令人滿意的3G解決方案。

    圖1-4（A）、（B）分別表示TD—SCDMA和WCDMA的多址方式結構。可以看出，TD—SCDMA方式采用了TDMA技術，有利于傳輸非對稱數據業務。表1-3對WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000三種主流標準的主要技術性能進行了比較。其中僅有TD—SCDMA方式使用了智能天線、聯合檢測和同步CDMA等先進技術，所以在系統容量、頻譜利用率和抗干擾能力方面具有突出的優勢。

      
     (A)  TD—SCDMA多址方式結構示意圖
 
            (B)  WCDMA多址方式結構示意圖

          圖1-4  WCDMA和TD-SCDMA多址方式比較


      表1-3  三種主流3G標準主要技術性能的比較
	WCDMA	TD-SCDMA	CDMA2000
載波間隔	5MHz	1.6MHz	1.25MHz
碼片速率	3.84Mcps	1.28Mcps	1.2288Mcps
幀長	10ms	10ms（分為兩個子幀）	20ms
基站同步	不需要	需要	需要典型方法是GPS
功率控制	快速功控：
上、下行1500Hz	0-200Hz	反向：800Hz
前向：慢速、快速功控
下行發射分集	支持	支持	支持
頻率間切換	支持，可用壓縮
模式進行測量	支持，可用空閑時
隙進行測量	支持
檢測方式	相干解調	聯合檢測	相干解調
信道估計	公共導頻	DwPCH，UpPCH，Midamble	前向、反向導頻
編碼方式	卷積碼
Turbo碼	卷積碼
Turbo碼	卷積碼
Turbo碼
1.3  TD-SCDMA標準的形成
現代電信技術的發展，尤其是近十多年來移動通信技術的發展過程告訴我們，標準是現代技術發展的核心。誰擁有了標準，掌握了大量的專利權，誰就贏得了主動權，占領了高科技的制高點。由于種種原因，我國在移動通信技術方面，錯過了第一代移動通信發展的機遇，而在第二代時期僅僅趕上了個“末班車”，為外國產品進行散件組裝。從而使我國80%以上的市場被外企所占有。實踐證明，市場之爭歸根到底是技術之爭、標準之爭。
從ITU向全世界征求IMT-2000 RTT方案開始，我國開始意識到對第三代移動通信技術標準研究的重要性，積極參與3G標準的研究和制訂。
TD-SCDMA第三代移動通信標準是信息產業部電信科學技術研究院（現大唐移動通信設備有限公司）在國家主管部門的支持下，根據多年的研究而提出的具有一定特色的3G通信標準。是中國百年通信史上第一個具有完全自主知識產權的國際通信標準，在我國通信發展史上具有里程碑的意義并將產生深遠影響，是整個中國通信業的重大突破。TD-SCDMA的提出同時得到中國移動、中國電信、中國聯通等公司的大力支持和幫助。該標準文件在我國無線通信標準組（CWTS）最終修改完成后，經原郵電部批準，于1998年6月代表我國提交到ITU（國際電信聯盟）和相關國際標準組織。
TD－SCDMA系統全面滿足IMT-2000的基本要求。采用不需配對頻率的TDD（時分雙工）工作方式，以及FDMA/TDMA/CDMA相結合的多址接入方式。同時使用1.28Mcps的低碼片速率，擴頻帶寬為1.6MHz。
TD-SCDMA系統還采用了智能天線、聯合檢測、同步CDMA、接力切換及自適應功率控制等諸多先進技術，與其它3G系統相比具有較為明顯的優勢，主要體現在：

(1)頻譜靈活性和支持蜂窩網的能力
TD-SCDMA采用TDD方式，僅需要 1.6MHz（單載波）的最小帶寬。因此頻率安排靈活，不需要成對的頻率，可以使用任何零碎的頻段，能較好地解決當前頻率資源緊張的矛盾；若帶寬為 5MHz則支持3個載波，在一個地區可組成蜂窩網，支持移動業務。
(2)高頻譜利用率
TD-SCDMA頻譜利用率高，抗干擾能力強，系統容量大，適用于人口密集的大、中城市傳輸對稱與非對稱業務。尤其適合于移動Internet業務（它將是第三代移動通信的主要業務）；
(3)適用于多種使用環境
TD-CDMA系統全面滿足ITU的要求，適用于多種環境。
(4)設備成本低
    設備成本低，系統性能價格比高。具有我國自主的知識產權，在網絡規劃、系統設計、工程建設以及為國內運營商提供長期技術支持和技術服務等方面帶來方便，可大大節省系統建設投資和運營成本。

TD-SCDMA標準公開之后，在國際上引起強烈的反響，得到西門子等許多著名公司的重視和支持。1999年11月在芬蘭赫爾辛基召開的國際電信聯盟會議上，TD-SCDMA被列入ITU 建議ITU-R M.1457，成為ITU認可的第三代移動通信RTT主流技術之一。2000年5月世界無線電行政大會正式接納TD-SCDMA為第三代移動通信國際標準。從而使TD-SCDMA與歐洲、日本提出的WCDMA、美國提出的cdma2000并列為三大主流標準之一。這是百年來中國電信史上的重大突破，標志著我國在移動通信技術方面進入世界先進行列。圖1.5表示了TD-SCDMA標準的發展歷程。

 圖1.5  TD-SCDMA標準發展歷程

雖然ITU在第三代移動通信標準的發展過程中起著積極的推動作用，但是ITU的建議并不是完整的規范，上述標準的技術細節則主要由兩個國際標準組織：3GPP和3GPP2再根據ITU建議進一步來完成的。其中，以歐洲為主體的3GPP主要制定基于GSM MAP核心網的第三代移動通信系統標準，其無線接入網標準則基于DS-CDMA（即WCDMA FDD模式）和CDMA TDD（UTRA TDD和TD-SCDMA）；而以美國為主體的3GPP2制訂基于美國IS-41核心網的第三代移動通信標準，其無線接入網標準基于MC-CDMA（即CDMA2000，FDD模式）。
中國無線通信標準組（CWTS）是國際電聯承認的標準化組織，也是上述兩個國際組織的成員。TD-SCDMA為國際電聯正式接納后，1999年12月在3GPP RAN會議上確定了TD-SCDMA 與UTRA TDD標準融合的原則,經過一年的工作，2001年3月16日,在美國加里福尼亞州舉行的3GPP TSG RAN第11次全會上，將TD-SCDMA列為3G標準之一，包含在3GPP版本4（Release 4）中。這是TD-SCDMA已經成為全球3G標準的一個重要里程碑，表明該標準已經被世界眾多的移動通信運營商和生產廠家所接受。這也是TD-SCDMA的完全可商用版本的標準，在這之后，TD-SCDMA標準進入了穩定并進行相應改進和發展階段。
1.4 本書預覽
第二章主要從物理模型和功能模型方面介紹了3G系統的網絡結構，
第三章介紹了TD-SCDMA接入網部分（UTRAN）的組成結構，接入網內的主要接口和協議模型。
第四章詳細闡述了TD-SCDMA的物理層結構，包括TD-SCDMA的信道結構，編碼復用技術，擴頻調制及相關的物理層的過程和測量。TD-SCDMA與WCDMA及CDMA2000的主要區別就在于物理層及其相關的關鍵技術。
第五章主要探討了TD-SCDMA空中接口的二三層結構，包括MAC，RLC，PDCP，BMC和RRC層。并簡單討論了接入網的安全結構。TD-SCDMA無線傳輸接口是空中接口，這個接口是TD-SCDMA特性最顯著體現的部分。
第六章介紹了TD-SCDMA的射頻特性，包括基站的射頻特性和終端的射頻特性。
第七章對無線資源管理作了一些研究，其中包括越區切換、動態信道分配和智能天線的影響等。無線資源管理也是TD-SCDMA技術的重要組成部分，其算法的好壞直接影響系統的整體性能。
第八章介紹了TD-SCDMA如何使用HSDPA（高速下行分組接入）更好地支持未來的高速數據業務。HSDPA技術在3GPP的提出是3G標準的一種發展趨勢，能夠促進TD-SCDMA在不斷發展過程中支持的更高的數據速率。
最后，在本書的第九章概括介紹了3G的核心網結構及其主要實體和接口。并對網絡的演進、組網、網絡共享及TD—SCDMA靈活的組網方式等有關問題進行了探討。



參考文獻：
[1] 3GPP Technical Specification 25.4xx 系列規范。
[2] 3GPP Technical Specification 25.305 Stage 2 functional specification of UE positioning in UTRAN
[3] 3GPP Technical Specification 23.271 Functional stage 2 description of location services
[4] 3GPP Technical Specification 25.875 Intra Domain Connection of RAN Nodes to Multiple CN Nodes
[5] 3GPP Technical Specification 25.883 direct transport bearers between SRNC and Node-B
[6] 3GPP Technical Specification 32.xxx 系列規范
[7] 3GPP Technical Specification 23.xxx 系列規范
  第二章  第三代移動通信的網絡結構
    
     由于人們對高速數據業務和多媒體業務的需求及第二代移動通信系統所固有的局限性，促使了第三代移動通信的出現。同時，鑒于全世界第二代移動通信體制和標準不盡相同，以及第二代與第三代將在今后較長的時間內共存，ITU提出了“IMT—2000家族”的概念。這意味著只要該系統在網絡和業務能力上滿足要求，都可以成為IM—2000成員。
2．1 IMT-2000的目標和要求

ITU 明確提出了3G系統的主要目標，即實現IT網絡全球化、業務綜合化和通信個人化。具體包括：
   1. 全球漫游。用戶能夠以低成本的多模式終端在整個系統和全球漫游。
   2. 適應于多種環境。IMT—2000應該適應于多層小區結構，如微微小區、微小區、宏小區等，同時將地面移動通信系統和衛星移動通信系統結合在一起。
   3．提供多種業務，如高質量話音、可變速率的的數據、高分變率的圖象和多媒體業務等。
   4．具有較高的頻譜利用率和較大的系統容量。為此，系統需要擁有強大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務質量。
   5．在全球范圍內，系統設計必須保持高度一致。在IMT—2000家族內部，以及IMT—2000與固定通信網絡之間的業務要相互兼容。
   6．具有較好的經濟性能。即網絡投資費用，包括網絡建設費、系統設備費和用戶終端費要盡可能地低。并且終端設備應體積小、耗電省，滿足通信個人化的要求。

   為了實現上述目標，對IMT—2000的無線傳輸技術提出了以下要求：
   （1）為支持高速率數據和多媒體業務，在各種條件下所應支持的業務速率：
        * 室內環境至少2Mbps；       
        * 室外步行環境至少384Kbps；
        * 室外車載運動中至少144Kbps。
（2）傳輸速率能夠按需分配；
（3）上、下行鏈路適應于傳輸不對稱業務的需要。
同時，第三代移動通信應能夠后向兼容第二代移動通信系統，實現2G到3G的平滑過渡。
2．2 UMTS的物理結構模型

   UMTS是IMT—2000的重要成員之一，主要由歐洲和日本等國家和地區的移動通信設備供應商提出的。UMTS的一般結構可以從功能和物理的角度進行模型化。在物理方面使用域(Domain)的概念進行模型化。其物理結構模型如圖2.1所示，域是最高級的物理實體，參考點在域間定義。在功能方面使用層（Stratum）的概念進行模型化。層是和一個或多個域提供的業務的一個方面有關的協議組。本節首先介紹UMTS的物理結構模型，然后再討論其功能結構模型。

                        圖2.1  UMTS的物理結構模型

   UMTS phase 1 與GSM的主要區別是UMTS支持可變速率的業務量及QOS的高比特率承載業務。特別是UMTS phase 1能以有效的方式支持突發和非對稱業務，這將允許UMTS phase 1引入一系列新的業務如多媒體和IP業務等。
   一般的UMTS 的物理結構分為兩個域：用戶設備域和基本結構域。用戶設備是用戶用來接入UMTS 業務的設備，用戶設備通過無線接口與基本結構相連接。基本結構由物理節點組成，這些物理節點完成終止無線接口和支持用戶通信業務需要的各種功能。基本結構是共享的資源，它為其覆蓋區域內的所有授權用戶提供服務。
      2.2.1 用戶設備域
     
     用戶設備域包括具有不同功能的各種類型設備。它們可能兼容一種或多種現有的接入口（固定或無線）設備，如雙模GSM/UMTS用戶終端等。用戶設備還可以包括智能卡。從圖2.1可以看出，用戶設備域可進一步分為移動設備（ME）域和用戶業務識別單元（USIM）域。
    1．移動設備（ME）域
       移動設備域的功能是完成無線傳輸和應用。移動設備還可以分為實體，如完成無線傳輸和相關功能的移動終端（MT），包含端到端應用的終端設備（TE）。對移動終端沒有特殊的要求，因為它與UMTS的接入層和核心網有關。