宋福晓 北京跟踪与通信技术研究所
摘要 本文概述了TD-SCDMA的发展历程及TD-SCDMA的特点，指出了TD-SCDMA的商用化前景，剖析了TD-SCDMA在同WCDMA和cdma2000的竞争中面临的机遇和挑战，分析了TD-SCDMA对我国移动通信业发展的影响。
关键词 TD-SCDMA；第三代移动通信；IMT-2000；技术体制
1.TD-SCDMA技术概述
TD-SCDMA是由中国电信科学技术研究院（CATT）与欧洲西门子公司共同开发的技术，是国际电信联盟（ITU）正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一。它是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体，系统容量大，频谱利用率高，抗干扰能力强的移动通信技术。它采用了智能天线、联合检测、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。
西门子对TD-SCDMA技术的研究始于90年代初期，通过与著名高等院校、科研机构和各大公司的合作，使该技术不断成熟，并由欧共体作为第三代技术立项研究。与此同时，90年代中期，CATT提出了基于TDD模式的SCDMA方案，主要应用于无线本地环路（WLL）。该方案在逐渐商用后得到进一步发展，形成了TD-SCDMA技术。1998年中期，西门子与CATT进行首次接触。双方发现，欧洲的TD-SCDMA与中国的TD-SCDMA不仅有许多相似之处，而且在技术上存在诸多互补方面，于是双方提出合作设想，并多次在欧洲和中国两地进行技术探讨，最终达成共识，将两种技术相互补充，使之融合为一种技术，命名为TD-SCDMA。随即于1998年秋，双方开始进行大量TD-SCDMA标准化工作，包括技术制造、仿真验证、起草标准文稿等。通过一年多的艰苦努力，TD-SCDMA技术终于得到了国际上的认同，并被国际电联（ITU）采纳，成为第三代移动通信的标准之一。基于双方在标准上的成功合作，西门子与CATT于1999年夏达成另一协议，即TD-SCDMA的产品开发协议。自此，双方开始了产品的开发合作。
西门子公司与CATT来自不同的区域，有着不同的组织结构和企业文化，各有所长。TD-SCDMA是来自欧洲和中国的两种技术的结合，但并不是简单的合并，而是优势互补。例如，CATT在射频和宽带方面做了许多工作，其中包括智能天线、上行同步、软件无线电等。西门子的突出贡献则是该标准的核心技术、产品开发、项目管理和协调等等。产品研发工作已在德国、意大利、奥地利、英国和中国等地展开，双方为些均投入了大量人力，采取混合编队、取长补短的操作方式。由此不难看出，这将是一次很成功的合作。
2.TD-SCDMA的特点
在ITU批准的3G标准中，存在三种基于CDMA的主流技术。即欧洲提出的W-CDMA，美国提出的cdma2000和中国提出的TD-SCDMA。TD-SCDMA与其它两种技术并不完全是竞争关系，主要区别在于TD-SCDMA采用的是TDD技术，使用自已特有的频率，而W-CDMA和cdma2000采用的则是FDD技术。所谓竞争，实际上是W-CDMA和cdma2000之间的竞争.TD-SCDMA因采用了不同的频谱，实际上，与W-cdma和cdma2000是互补关系，特别是与W-CDMA之间。当然，不否认TD-SCDMA作为独立的技术也具有自由组网的功能，如运营商需要采用FDD和TDD技术时，TD-SCDMA可与W-CDMA形成互补关系。就技术本身来讲，TD-SCDMA有以下特点：
（1）它是TDD技术，与FDD模式需要一对频谱相比，TD-SCDMA的应用范围更广，它可在任何一段空余的频段上应用。
（2）TD-SCDMA频宽为1.6MHz，只是其它两种技术所需频宽的1/3，从第一、二代移动技术频谱逐渐向第三代过渡后，第一、二代频谱会逐渐空出来，TD-SCDMA可重新利用原有频带。举一个简单的例子：GSM频宽为0.2MHz，8个GSM的频带加在一起就是一个TD-SCDMA的频宽，TD-SCDMA因其频宽较窄的优势，便于被采纳。
（3）一些尖端技术（联合检测、智能天线、上行同步、软件无线电等）在TD-SCDMA中得到了充分的体现，而这些技术在W-CDMA和cdma2000中是没有的。由于这些技术在未来第四代移动通信中是必须考虑的，目前，其它两种技术正在向这些方面发展。由此可见，TD-SCDMA是极有前景的技术。
（4）它的另一优势是在CDMA的基础上引进TDMA概念，其灵活的上行下行切换可实现非对称业务，最大限度地利用频谱资源，这是FDD技术所无法做到的。因此在数据业务上有很大的优越性，如接入因特网等。在当今世界通信领域里，有限的频谱资源是极共宝贵的，这点可从欧洲的频谱拍卖中得到充分印证。TD-SCDMA采用先进技术，可最大限度减少干扰，有效支持非对称业务，从而使频谱利用率得到极大提高。因此，在同样的频率上，TD-SCDMA可支持更多用户，将为运营商带来更丰富的经济效益。
3.商用化的前景
同W-CDMA和cdma2000相比，TD-SCDMA标准化工作启动较晚，但目前已取得了惊人的进展，并且已被ITU所采纳，在3GPP中被逐渐融事为TDD标准。TD-SCDMA技术目前主要在中国和德国进行开发，计划2002年底提供正式的商用设备。该系统是一个立足于第一阶段兼容现有GSM网络，并在第2代网络上实现的第3代的业务；第二阶段接入全新的第3代网络，提供更新的第3代业务。该技术采用TDD模式，并且同时使用FDMA/TDMA/CDMA技术、相同的QPSK射频调制解调技术、相同的正交可变扩频调制方法、相同的超帧和无线帧长度、相同的数据复接和分接方法等技术，用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步，使用了智能天线和联合检测技术。因此，在达到高频谱利用率的同时，还能达到高数据传输率和较大的系统容量。产品开发在近两年也取得了极大的成效，整个商业化进行正按计划积极有效地进行。到目前为止，整个基站系统的硬件开发已基本完成，第一批50台基站系统已经出厂，用于软件的联调和集成，其中一部分将用于2001年第二季度开始的商用试验。通过半年或更长一段时间的商用试验，争取2001年底入网商用。
网络设备预计在2001年底进入商用。与此同时，手机的开发工作也在进行中。2001年第二季度开始的商用试验中，有TD-SCDMA样机投入使用。随着样机进一步小型化，期望商用手机与网络系统可同时投入商用。
TD-SCDMA在国际上刚被提出时，运营商和制造商几乎都对此持怀疑态度，以批评的眼光看待这一新技术。对于一种新的技术来说，这是很正常的。更由于该技术是中国的ITU提出的，就又多了一层怀疑。有舆论认为，中国是一个发展中国家，如何能提出如此先进的技术呢？但是，通过近两年国际标准化工作和大量的研发工作，TD-SCDMA渐渐为业界认可，在第三代标准中已占有一席之地。目前，国际上有些著名厂商对该技术表现极大兴趣，并作了深入研究，甚至在某些方面对该技术的理解已超过了西门子和CATT。亚洲、欧洲和美国的一些著名厂商表示，如果TD-SCDMA在中国投入商用，愿意加大力度研究开发该技术，并生产相应的产品。正因TD-SCDMA由中国提出，在整个标准化过程中，始终得到中国运营商的关注和支持。运营商在选择标准时需要考虑各种不同因素，并权衡利弊。
4.TD-SCDMA技术面临的挑战
在市场上，TD-SCDMA作为第三代的一个标准，必然与其它标准形成竞争，其市场份额有多大，主要取决于以下几点：
（1）TD-SCDMA具有中国的知识产权，并已被ITU所采纳，如果在全世界商用，最大的受益者当属中国的通信产业。国内的制造商不仅可以用自己的技术和产业占领国内的市场，而且还能将其推向世界，使其成为中国的又一出口工业，从而给国民经济带来新的增长点。当然，TD-SCDMA在国际的成功首先应取决于在中国的成功，这一点是至关重要的。
（2）TD-SCDMA是否成功，取决于其产品是否较其它标准的产品更具有竞争力。这不仅体现在技术上，同时也取决于产品的价位和业务功能。产品必须具有竞争力才会被大众所接受，因此虽然TD-SCDMA具有许多优势，但最终还需要经过商用试验予以证实。
（3）众多厂商的参与是TD-SCDMA成功的另一关键。多家参与必然会减少研发与生产的投资，降低风险，引入竞争，使最终用户受益。2000年12月12日，由中国移动通信联合会、中国移动通信集团公司、中国电信集团和中国联合通信有限公司等8家单位发起的TD-SCDMA论坛在北京正式成立，成员已近200个，其中包括爱立信、诺基亚和高通等国际著名厂商，提高了人们对TD-SCDMA的认知度，使更多厂商、运营商、科研机构和大众市场增加了对它的了解。其次，该技术不是封闭的，应吸收对它有兴趣的厂商和运营商联合开发。成立TD-SCDMA论坛的目的就是为对该技术感兴趣的厂商和运营商提供机会和场所，通过深入的研究、交流和了解，最终应用它。目前，论坛成员正积极参与工作。此外，同国内外多家生产厂商和运营商广泛合作，提供优惠条件，激发参与意识与是相当重要的。TD-SCDMA是基于TDD模式的技术，在世界上凡是有TDD频段的地域，就会有TD-SCDMA的空间和市场。TD-SCDMA的国际化程度决不差于其它两种技术，如果它在中国取得成功，很快就会被运营商采纳。现已有国外运营商同我们就此开始进行接触和交流。
5.TD-SCDMA对我国移动通信业的发展的影响
移动通信产业在2000年度国民总产值中拉动国民经济增长0.8个百分点，预计在2001年到2002年的国民经济中，移动通信这一单位产业就会拉动国民经济增长1个百分点，这在其他任何单项产业中是难以想象的。第三代移动通信对经济增长将有更大的带动作用，中国第三代移动通信市场最保守的估计是一万亿元人民币，用我们自己拥有知识产权的技术去开拓市场，将会给我国带来巨大的经济利益。
中国移动通信业在近年得到迅猛发展，目前在世界排名第二，可能会在很短时间内超过美国，排名第一。中国移动市场的新用户每月增长约150万，这一事实是世界上许多大制造厂商关注中国移动通信业的原因。中国的移动通信业将在世界移动通信市场上举足轻重。中国移动通信业的发展可分为两个主要方面：一方面是运工营业的发展，另一方面就是产业的发展。目前，运营业发展的状况良好，令人喜悦，但产业的发展还不尽如人意。就GSM来讲，国内产业只占有2％的市场份额，98％的市场被国外厂商瓜分，这是因为中国第一代和第二代的移动技术中没有自己的知识产权，所以在技术和标准的研发中处于被动地位。第三代TD-SCDMA技术对中国的移动通信业发展将产生深远影响，如果在中国取得成功，将带来实质上的、突破性的转变。TD-SCDMA将使中国的运营首次使用自己的技术，并在国际市场上形成高科技产业出口，为产业和国家带来双重利益。
在三种国际标准中，TD-SCDMA的频谱利用率最高，复杂度低，开发产品的价位较其它两种技术更加经济，可以有效地支持话音和数据业务。另外，作为消费者，他们所关心的是技术所带来的业务，以及基于业务本身的价值。TD-SCDMA在这些方面均具有优势。由于TD-SCDMA采用了智能天线、同步CDMA、软件无线电等先进技术，使得设备的频谱利用率大大提高，系统容量增大，基站射频功率大幅度下降，单基站的设备成本降低，系统建设费用可大大降低。
相比WCDMA和cdma2000，TD-SCDMA的胜出还面临着不少障碍。在资金、人才、研发投入、市场运作等方面，我们和国际知名企业还有很大差距。但随着TD-SCDMA技术论坛在北京的正式成立，目前已有会员单位超过237家。论坛的理事会中单位为中国移动、中国联通、中国电信、网通、吉通、铁通、大唐、华为、中兴、阿尔卡特、摩托罗拉、北电网络、高通、西门子、UT斯达康，并已成立系统总体评估、仿真、业务需求及应用推广三个工作组，各项工作正逐步展开。“TD-SCDMA技术论坛”的成立，为全球范围内的众多运营商、制造商以及相关厂家、团体和科研机构在TD-SCDMA技术方面提供一个良好的交流平台，促进了对TD-SCDMA的技术的了解，同时不断推动TD-SCDMA技术的发展和完善，标志着TD-SCDMA标准开始进入大规模发展阶段，产业化进程进入实质阶段。
摘自《移动通信》2001.9
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