8、TD-SCDMA技术的演进难点
除以上标准修改的问题之外,TD-SCDMA的现有技术就像其他3G现有技术一样存在着一些较难对付的问题。这些问题将不利于从3G到无线移动宽带系统的演进。
第一个问题是,联合检测技术不容易解决高速移动引起的快速信道变化。即使可以完美地预测信道变化,由于每次做联合检测需要对巨大的矩阵做复杂度为N?或N?的逆矩阵变换,因此在实现上可行性较差。由于所有同频码道都在相互影响,只要对一个终端的信道估计不准,对所有终端的信号都将会有不利影响。
第二个问题是同频组网问题,智能天线独有的空间零陷技术将大大有助于抵消同频干扰,但零陷技术的有效性将随着干扰源的增加而显著降低。TDMA 和OFDMA的信道只受邻近同频基站对应信道的干扰,而CDMA的干扰源是邻近同频基站的所有信道,因此零陷技术在OFDMA或TDMA系统里更加适用。
第三个问题是,MIMO和空分多址(SDMA)在TD-SCDMA上的实现和在WCDMA上的实现一样艰难。
因此TD-SCDMA向哪个方向演进将成为TD-SCDMA产业化期间面临的一个重要问题。由于SCDMA和TD-
SCDMA是同源技术, SCDMA和TD-SCDMA的最佳演进方向应该是相似的。所以这里简要地介绍一下SCDMA技术的演进方向,以供TD-SCDMA借鉴参考。
9、SCDMA的演进方向——McWiLL
由于北京信威的SCDMA系统于2004年已形成规模生产,市场逼迫其在几年前就提早开始了对下一代技术的演进进行研究。在2004年期间,北京信威决定了SCDMA宽带无线数据的演进方向,制定了码扩正交频分多址(CS-OFDMA)方式的McWiLL系统的整体架构。McWiLL是 multi-carrier wireless information local loop (多载波无线信息本地环路)的缩写,也有人延伸为My China Will(我的中国愿望)。
McWiLL较SCDMA和TD-SCDMA有了以下的改进。
(1)智能天线技术的新突破
TD-SCDMA在波束赋形和联合检测上更新速度不够快(5 ms),难于对付高速移动引起的快速信道变化,较难保持足够的信号质量和采用高级调制(如QAM16)。McWiLL系统中开发了高性能的信道跟踪和预测技术,大幅度地提高了波束赋形和联合检测的速度(0.1 ms)。同时,在智能天线下行的实现上,McWiLL系统采用了子空间波束赋形(多向量波束赋形)的算法取代单向量波束赋形,在更大程度上保证了高速移动下的信号质量。
McWiLL系统在智能天线上的另一个突破是抗干扰性能的显著提升。SCDMA和TD-SCDMA的智能天线只能抗和信号强度相当的干扰。在 McWiLL系统中,通过在信号帧格式中引进特殊的数码(symbol)和北京信威研制出的新抗干扰算法,可以消除比信号大20 dB的干扰,大大提高了智能天线的抗干扰能力。
另外,该新抗干扰算法结合了联合检测技术,可达到消除干扰和联合检测一气呵成的效果,对同频组网起了关键的作用。
(2)同步CDMA和OFDMA技术的融合——CS-OFDMA
McWiLL系统的CS-OFDMA设计有机地融合了同步CDMA和OFDMA的优点,有效地避开了两者的缺点。它首先将一个宽带纵向分成许多窄带频点,然后再将数码(symbol)用正交CDMA码道横向调制到窄带频点。具体地说,由于使用了OFDMA,它能克服传统CDMA系统在传输宽带数据时由扩展频谱而引起的严重码间干扰(ISI),并将复杂的、非最优性能的多用户联合检测分解成多个简单的、高性能的单用户检测。同时由于每个数码被扩展到多个有一定间隔的频点。可有效地对抗频率选择性衰落和相邻小区干扰,有利于窄带语音和宽带数据的可靠传送以及同频组网。
(3)联合检测技术的简化和性能提升
如前所述,SCDMA和TD-SCDMA多用户时空联合检测技术有用户间的相关性问题,即如某个用户的信号太强、太弱或信道太差,将影响其他用户信号检测。由于融合了OFDMA,McWiLL的联合检测技术对每个用户的检测都是独立的,变成了单用户检测,实现简化,提高了性能。
另外,McWiLL系统的频空联合检测的快速算法,大大降低了联合检测的实现复杂度,能处理时变信道(即每个数码的信道不同),从而有效地提升系统的高速移动性能。
(4)动态调制技术的性能提高
SCDMA语音系统的动态调制只限于QPSK,TD-SCDMA的动态调制将扩展到QPSK、8PSK、QAM16,McWiLL的动态调制扩展到了QPSK、8PSK、QAM16和QAM64。这是由于McWiLL的信道帧结构引入特殊时隙,动态调制的判定标准将会比较准确,使系统的吞吐量得到了最优化。
另外,McWiLL系统还引入了动态信道分配技术,可尽量避免特殊场合的相邻小区同频干扰,大大增加了同频组网的可靠性。
相信McWiLL的经验教训将为TD-SCDMA下一步的演进方向和技术实现提供宝贵的经验。
最后,作者感谢中国政府能够给予中国这些企业保持原始自主创新的源源不断的动力,也衷心希望中国通信企业能够团结起来不断奋发创新,在TD-SCDMA成功之后再创辉煌!