WiMAX與TD-SCDMA聯(lián)合組網(wǎng)中切換技術(shù)的研究

1、TD-SCDMA與WiMAX技術(shù)特點(diǎn)

近些年，通信產(chǎn)業(yè)界最熱門的話題莫過(guò)于3G與WiMAX技術(shù)發(fā)展了。而3G標(biāo)準(zhǔn)中又以中國(guó)自主開(kāi)發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的時(shí)分同步碼分多址（TD -SCDMA）系統(tǒng)尤為突出。與其它兩個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)（WCDMA、cdma2000）相比，TD-SCDMA的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）TD-SCDMA采用時(shí)分?jǐn)?shù)字雙工（TDD）模式。TDD是上下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時(shí)間區(qū)分上、下行并進(jìn)行切換，物理層的時(shí)隙被分為上、下行兩部分，不需要成對(duì)的頻率，上下行鏈路業(yè)務(wù)共享同一信道，可以不平均分配，特別適用于非對(duì)稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如互聯(lián)網(wǎng)）。TDD的頻譜利用率高，而且成本低廉。

（2）TD- SCDMA對(duì)頻率資源的利用率是最高的。TD-SCDMA系統(tǒng)僅采用1.28 Mchip/s的碼片速率，采用TDD雙工模式，只需占用單一的1.6 M帶寬，就可傳送2 Mbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

同時(shí)TD-SCDMA也有很多不足：

（1）由于采用多時(shí)隙的不連續(xù)傳輸方式，基站發(fā)射峰值功率與平均功率的比值較高，造成基站功耗較大，基站覆蓋半徑較小，同時(shí)也造成抗衰落和抗多普勒頻移的性能較差，當(dāng)手機(jī)處于高速移動(dòng)的狀態(tài)時(shí)通信能力較差。

（2）由于TD-SCDMA系統(tǒng)僅采用 1.28 Mchip/s的碼片速率，然而碼片速率高才能有效地利用頻率選擇性分集以及空間的接收和發(fā)射分集，可以有效地解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題，因此TD- SCDMA在高速率數(shù)據(jù)傳輸上，很難完全滿足用戶對(duì)高速多媒體業(yè)務(wù)的需求。

WiMAX是一項(xiàng)無(wú)線城域網(wǎng)（WMAN）接入技術(shù)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展已從最開(kāi)始的802.16標(biāo)準(zhǔn)演化出了目前的802.16a、 802.16d、802.16e等一系列標(biāo)準(zhǔn)。以基于IEEE802.16d標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX技術(shù)（即固定WiMAX技術(shù)）為例，它的單個(gè)基站覆蓋范圍最大可達(dá)50公里，每扇區(qū)數(shù)據(jù)帶寬最高達(dá)75 Mbit/s，此外，WiMAX技術(shù)還具備系統(tǒng)建設(shè)快、成本低、系統(tǒng)易擴(kuò)展升級(jí)、頻率劃分和調(diào)整靈活、在媒體訪問(wèn)控制（MAC）層提供QoS保證、安全性強(qiáng)等特點(diǎn)。而802.16e技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更是針對(duì)802.16d標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)性欠缺的問(wèn)題，使得用戶端以車載速度移動(dòng)時(shí)依然可以獲得較高的帶寬。

2、TD-SCDMA與WiMAX聯(lián)合組網(wǎng)技術(shù)上的可能性

TD-SCDMA蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與WiMAX寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)雖然是兩種不同結(jié)構(gòu)的的網(wǎng)絡(luò)，但二者之間也具有一些共同的特性。

TD-SCDMA無(wú)線傳輸方案是FDMA、TDMA和CDMA這三種基本傳輸模式的靈活結(jié)合。通過(guò)與聯(lián)合檢測(cè)相結(jié)合以及智能天線的應(yīng)用，TD-SCDMA的傳輸容量顯著增長(zhǎng)。為了提高系統(tǒng)性能，TD-SCDMA采用了很多先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)：

（1）智能天線技術(shù)。這種技術(shù)通過(guò)各陣元信號(hào)的幅度和相位加權(quán)改變陣列的方向圖形狀，能夠把主波束對(duì)準(zhǔn)入射信號(hào)并自適應(yīng)實(shí)時(shí)的跟蹤信號(hào)，同時(shí)將零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)，從而抑制干擾信號(hào)，提高信號(hào)的信噪比，改善整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。此外它還引入了空分多址方式（SDMA），使得在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼情況下，仍可以根據(jù)信號(hào)不同的空間傳播路徑區(qū)分用戶。在多個(gè)指向不同用戶的并行天線波束控制下，可以顯著降低用戶信號(hào)彼此間的干擾，大大提高系統(tǒng)頻譜利用率。

（2）聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)。它是在多用戶檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上提出的。該技術(shù)是減弱或消除多址干擾、多徑干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)的有效手段，能夠簡(jiǎn)化功率控制，降低功率控制精度，彌補(bǔ)正交擴(kuò)頻碼互相相關(guān)性不理想所帶來(lái)的消極影響，從而改善系統(tǒng)性能、提高系統(tǒng)容量、增大小區(qū)覆蓋范圍。

（3）同步CDMA技術(shù)。同步CDMA指上行鏈路各終端信號(hào)與基站解調(diào)器完全同步，它通過(guò)軟件及物理層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，可使正交擴(kuò)頻的各碼道在解擴(kuò)時(shí)完全正交，相互間不會(huì)產(chǎn)生多址干擾，克服了異步CDMA多址技術(shù)由于移動(dòng)終端發(fā)射的碼道信號(hào)到達(dá)基站時(shí)間不同，造成碼道非正交所帶來(lái)的干擾，從而提高 CDMA系統(tǒng)容量、簡(jiǎn)化硬件、降低成本。

（4）軟件無(wú)線電技術(shù)。該技術(shù)是利用數(shù)字信號(hào)處理軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能的一種技術(shù)，它能在同一硬件平臺(tái)上利用軟件處理基帶信號(hào)，通過(guò)加載不同的軟件，可實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)性能。

（5）接力切換技術(shù)。TD-SCDMA系統(tǒng)的基站和基站控制器可采用接力切換技術(shù)，根據(jù)用戶的方位和距離信息，判斷手機(jī)用戶現(xiàn)在是否移動(dòng)到應(yīng)該切換給另一基站的臨近區(qū)域。如果進(jìn)入切換區(qū)，便可通過(guò)基站控制器通知另一基站做好切換準(zhǔn)備，達(dá)到接力切換的目的。接力切換可提高切換成功率，降低切換時(shí)臨近基站信道資源的占用。

WiMAX在物理層上分別有單載波、OFDM、正交頻分多址（OFDMA）三種技術(shù)體制。其中單載波體制使用的是QPSK、160AM、 640AM、2560AM調(diào)制技術(shù)加頻域均衡，后兩種體制都采用了利 于抗衰落、抗多徑、降低實(shí)現(xiàn)成本，及提高頻譜效率的OFDM調(diào)制技術(shù)。在MAC層， WiMAX采用的是TDMA方式，可以是TDD雙工模式或FDD雙工模式。這種多址方式能保證傳輸時(shí)延，支持面向連接的業(yè)務(wù)，以及為系統(tǒng)提供QoS和差異化服務(wù)、帶寬的動(dòng)態(tài)分配。通過(guò)這種多址方式可以使WiMAX基站同時(shí)接入數(shù)千個(gè)遠(yuǎn)端用戶站，既可滿足無(wú)連接傳輸?shù)男枨?，如?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可在QoS下進(jìn)行面向連接的傳輸，如需要有QoS保證的視頻和話音（VoIP）業(yè)務(wù)。