TD-SCDMA移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)及終端

 

    [導讀]介紹了TD-SCDMA的系統及關(guān)鍵技術(shù)，闡述了TD-SCDMA所能提供的獨具特色的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，并介紹了TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端的技術(shù)，最后探討了TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端的發(fā)展前景。

    第三代移動(dòng)通信（3G）是全球通信界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。中國具有自主知識產(chǎn)權的第三代移動(dòng)通信系統TD-SCDMA正在逐步走向商用。第三代移動(dòng)通信與第二代移動(dòng)通信最主要的差別是可以提供移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，新的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)無(wú)疑將成為整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)鏈未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵和重要基礎之一。

    3G業(yè)務(wù)與3G終端互相制約、共同發(fā)展。3G終端已經(jīng)成為3G業(yè)務(wù)非常重要的承載平臺。另一方面，隨著(zhù)3G業(yè)務(wù)的不斷推出，與之對應的新的手機應用與技術(shù)層出不窮，3G終端技術(shù)將成為今后通信市場(chǎng)中一個(gè)重要的新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展空間和市場(chǎng)價(jià)值不可限量。

    一、TD-SCDMA的系統及其關(guān)鍵技術(shù)

    TD-SCDMA（TimeDivisionSynchronousCode Division Multiple Access，時(shí)分同步碼分多址）是由中國無(wú)線(xiàn)通信標準化組織（CWTS）制定，并被ITU（International Telecommunications Union，國際電信聯(lián)盟）接納的三大3G無(wú)線(xiàn)通信主流標準之一。TD-SCDMA是FDMA、TDMA和CDMA這三種基本傳輸模式的靈活結合，具有系統容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強等特點(diǎn)。它使用1.28Mchip/s的低碼片速率，擴頻帶寬為1.6MHz。TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在基帶部分，如智能天線(xiàn)技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)、時(shí)分雙工、同步技術(shù)、動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)、軟切換技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、功率控制技術(shù)、軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)、信道估計與補償技術(shù)等一系列高新技術(shù)，從而大大增加了系統容量，提高了系統抗干擾性能，大大降低了發(fā)射功率，節約了制造成本。

    1．智能天線(xiàn)技術(shù)

    智能天線(xiàn)（SmartAntenna，SA）利用信號傳輸的空間特性和數字信號處理技術(shù)，通過(guò)先進(jìn)的算法處理，對基站的接收和發(fā)射波束進(jìn)行波束形成和賦形，從而達到降低干擾、增加容量、擴大覆蓋、改善通信質(zhì)量、降低發(fā)射功率和提高無(wú)線(xiàn)數據傳輸速率的目的。

    在第三代移動(dòng)通信系統中，TD-SCDMA是應用智能天線(xiàn)技術(shù)的典型范例。TD-SCDMA系統采用TDD方式，使上下射頻信道完全對稱(chēng)，可同時(shí)解決諸如天線(xiàn)上下行波束賦形、抗多徑干擾和抗多址干擾等問(wèn)題。該系統具有精確定位功能，可實(shí)現接力切換，減少信道資源浪費。

    2．聯(lián)合檢測技術(shù)

    聯(lián)合檢測（JointDetection，JD）技術(shù)是在多用戶(hù)檢測（Multi-UserDetection，MUD）技術(shù)基礎上提出的。該技術(shù)是減弱或消除多址干擾、多徑干擾和遠近效應的有效手段，能夠簡(jiǎn)化功率控制，降低功率控制精度，彌補正交擴頻碼相關(guān)性不理想所帶來(lái)的消極影響，從而改善系統性能、提高系統容量、增大小區覆蓋范圍。TD-SCDMA采用聯(lián)合檢測技術(shù)，實(shí)現了智能天線(xiàn)和聯(lián)合檢測技術(shù)的有機結合。

    3.時(shí)分雙工

    時(shí)分雙工模式是TD-SCDMA與FDD系統的根本區別。工作在TDD模式下的TD-SCDMA系統在同一載波上進(jìn)行上、下行鏈路傳輸，而不需要像FDD系統所必須的上、下行對稱(chēng)頻譜。除了充分利用頻率資源，極大地提高了頻譜利用率以外，TDD模式的優(yōu)勢還在于系統可以根據不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型來(lái)靈活調整上、下行轉換點(diǎn)，從而提供最佳的業(yè)務(wù)容量和頻譜利用率。

    4.上行同步

    上行同步是指在上行鏈路各終端發(fā)出的信號在基站解調器處完全同步，它通過(guò)軟件及物理層設計來(lái)實(shí)現，這樣可以使正交擴頻碼的各個(gè)碼道在解擴時(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)由于每個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射的碼道信號到達基站的時(shí)間不同，造成碼道非正交所帶來(lái)的干擾問(wèn)題，提高了TD-SCDMA系統的容量和頻譜利用率，還可以簡(jiǎn)化硬件電路，降低成本。

    5.動(dòng)態(tài)信道分配

    TD-SCDMA所采用的動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)可以實(shí)現在時(shí)域、空域和碼域對無(wú)線(xiàn)的靈活配置。采用動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)使得TD-SCDMA系統能夠較好地避免干擾，使信道重用距離最小化，從而高效率地利用有限地無(wú)線(xiàn)資源，提高系統容量。此外，通過(guò)使用時(shí)域地動(dòng)態(tài)信道分配，可以靈活分配時(shí)隙資源，動(dòng)態(tài)地調整上、下行時(shí)隙的個(gè)數，從而靈活地支持對稱(chēng)和非對稱(chēng)的業(yè)務(wù)。

    二、TD-SCDMA提供的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)

    隨著(zhù)3G技術(shù)的逐漸成熟，3G業(yè)務(wù)變得越來(lái)越豐富，而多媒體是3G業(yè)務(wù)的主要特征。目前可以將3G業(yè)務(wù)劃分為三大類(lèi)：通信類(lèi)、信息服務(wù)類(lèi)和信息業(yè)務(wù)類(lèi)。同時(shí)，TD-SCDMA可以實(shí)現真正的高速速率數據，提供從384k~2Mbit/s寬大范圍的比特率，智能天線(xiàn)可以根據業(yè)務(wù)質(zhì)量的級別和要求，為不同用戶(hù)動(dòng)態(tài)地分配功率。良好的抗干擾能力，豐富的頻譜資源能滿(mǎn)足多媒體業(yè)務(wù)的需求。

    （1）通信類(lèi)：指業(yè)務(wù)提供者只提供業(yè)務(wù)傳輸功能，向用戶(hù)提供透明的業(yè)務(wù)服務(wù)，不參與內容提供的業(yè)務(wù)。主要包括語(yǔ)音電話(huà)、可視電話(huà)、移動(dòng)可視電話(huà)、移動(dòng)電子郵件、即時(shí)信息、SMS、MMS、Web瀏覽、文件下載等。TD-SCDMA頻譜分布靈活，收發(fā)在同一頻段上，上行鏈路和下行鏈路的無(wú)線(xiàn)環(huán)境一致性很好。由于頻譜利用率高，系統容量更大，導致運營(yíng)成本降低，間接使單位用戶(hù)的通信成本降低。

    （2）信息服務(wù)類(lèi)：指由內容提供商提供業(yè)務(wù)服務(wù)內容，用戶(hù)根據需要選擇相應的業(yè)務(wù)服務(wù)。如新聞類(lèi)信息（新聞、交通、天氣、股票等等）、位置信息（城市交通、城市地圖、車(chē)輛跟蹤等）、移動(dòng)廣告等。

    （3）信息業(yè)務(wù)類(lèi)：指業(yè)務(wù)服務(wù)在網(wǎng)絡(luò )提供商提供傳輸功能外，附加其他應用平臺或軟件才能使用的業(yè)務(wù)服務(wù)，用戶(hù)使用業(yè)務(wù)時(shí)需要實(shí)時(shí)參與業(yè)務(wù)的完成。如交易類(lèi)，包括電子錢(qián)包、移動(dòng)支付、移動(dòng)銀行、移動(dòng)證券、信用卡查詢(xún)等；娛樂(lè )類(lèi)，如流媒體業(yè)務(wù)（VOD、AOD）、個(gè)性化LOGO下載、網(wǎng)絡(luò )游戲、音樂(lè )鈴聲下載播放等；效率應用類(lèi)，如個(gè)人信息化管理、移動(dòng)辦公、移動(dòng)企業(yè)資源調配等。

    另外，由于TD-SCDMA的技術(shù)特點(diǎn)，它更適合于更精確的定位業(yè)務(wù)和不對稱(chēng)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)以及PTT、P2P和M2M移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的應用。

    （1）定位業(yè)務(wù)

    由于TD-SCDMA采用智能天線(xiàn)和終端同步技術(shù)，從而使單基站定位成為可能。與WCDMA和cdma2000系統相比，TD-SCDMA系統能夠提供單基站更為精準的信源定位（包括波達方向和時(shí)延估計）；而且，不需要增加額外的GPS模塊，這樣在節約成本、簡(jiǎn)化設計的同時(shí)提高了系統的安全性，而且定位的速度更加迅速，系統同時(shí)提供的定位用戶(hù)數目更高，定位精度更加準確。

    （2）不對稱(chēng)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

    在無(wú)線(xiàn)傳輸上，TD-SCDMA依靠其獨特的操作模式，可根據傳輸要求的不同，靈活地選擇傳輸模式，充分利用現有的頻譜資源，滿(mǎn)足多種不同的需要，TD-SCDMA系統特別適合于非對稱(chēng)移動(dòng)數據應用，它具有更高的頻譜利用率和頻譜靈活性。

    （3）TD-SCDMA的技術(shù)特點(diǎn)適合PTT、P2P和M2M業(yè)務(wù)的應用。

    ●TD-SCDMA頻率分配靈活，上下行數據不對稱(chēng)，非常適合PTT（移動(dòng)對講）技術(shù)的實(shí)現。采用TD-SCDMA承載PTT業(yè)務(wù)，不僅適合于以公眾運營(yíng)為目的的公共網(wǎng)絡(luò )，而且也適用于軍隊、電力、油田、水利等專(zhuān)用集群通信網(wǎng)絡(luò )。由于TD-SCDMA具有中國自主知識產(chǎn)權的，包括核心芯片在內，國內廠(chǎng)商基本掌握其核心技術(shù)，可以為專(zhuān)用網(wǎng)提供加密、調度應用功能等。同時(shí)PTT業(yè)務(wù)與視頻通信相結合，將拓展3G時(shí)代商用市場(chǎng)。

    ●P2P（終端自連）通信允許兩個(gè)移動(dòng)終端直接對話(huà)，業(yè)務(wù)數據勿需經(jīng)過(guò)基站或者中央控制器轉發(fā)。由于TD-SCDMA是惟一工作在純時(shí)分雙工模式（TDD）的蜂窩系統，因此TD-SCDMA可以利用不同時(shí)隙收發(fā)信號，移動(dòng)終端的射頻模塊勿需任何改動(dòng)，是目前惟一可支持P2P功能而勿需兩套射頻收發(fā)信機的系統。利用P2P技術(shù)，可節約端到端連接的一半無(wú)線(xiàn)資源，還可降低基站和終端的發(fā)射功率，增加運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )的容量，延長(cháng)手機電池的壽命。

    ●M2M（機器對機器）屬于針對設備的業(yè)務(wù)。TD-SCDMA可以實(shí)現真正的高速速率數據，使M2M業(yè)務(wù)將得到巨大的發(fā)展空間。幾乎所有日常生活中涉及到的設備都有可能成為潛在的服務(wù)對象，汽車(chē)及其相關(guān)配件、加油站、電子測量表、電梯、停車(chē)計費設備以及其他在家庭中使用的設備，都可以傳輸和接收數據業(yè)務(wù)。從應用前景來(lái)看，M2M業(yè)務(wù)具有非常廣闊的發(fā)展空間。M2M業(yè)務(wù)的應用將越來(lái)越廣泛，M2M技術(shù)的具體應用將非常廣闊和豐富。

    三、TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端技術(shù)

    無(wú)論是TD-SCDMA、WCDMA還是cdma2000，3G所提供的強大功能和業(yè)務(wù)平臺以及增值典型服務(wù)商所提供的眾多異彩紛呈的應用必須通過(guò)終端的配合才能為最終用戶(hù)提供豐富的業(yè)務(wù)。

    1．TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端結構

    TD-SCDMA移動(dòng)終端主要由射頻模塊、功率管理芯片、基帶處理芯片和多媒體芯片四部分組成。

    （1）射頻模塊的功能主要是提供無(wú)線(xiàn)收發(fā)信通道，即終端設備的模擬射頻處理部分。

    （2）功率管理芯片主要負責各個(gè)功能模塊的供電，并負責省電模式下的管理。

    （3）基帶處理芯片包括模擬基帶（ABB）和數字基帶（DBB）兩大模塊

    ●ABB模塊主要由AD/DA（模數/數模轉換器），頻率合成器及模擬話(huà)音處理等部分構成。

    ●數字基帶模塊主要包括DSP（數字信號處理器）和ARM（嵌入式微處理器）以及相關(guān)的手機專(zhuān)用電路。DSP主要實(shí)現TD-SCDMA物理層軟件的所有功能，ARM完成TD-SCDMA協(xié)議棧軟件、人機界面軟件和應用層軟件的功能。TD-SCDMA手機專(zhuān)用電路主要包括TD-SCDMA定時(shí)同步電路、聯(lián)合檢測電路，Turbo（渦輪碼）與Viterbi（維特比）電路、射頻控制電路、FIR（FiniteSignalProcessing，有限沖激響應）濾波電路等。

    （4）多媒體芯片主要是實(shí)現MEPG-4、MP3、JPEG等多媒體編解碼功能。

    2．TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端基帶芯片的實(shí)現技術(shù)

    作為T(mén)D-SCDMA移動(dòng)多媒體核心部件的基帶芯片的開(kāi)發(fā)涉及多方面的工作。在系統設計方面，需要根據TD-SCDMA標準，提出基帶芯片總體構架，確定基帶芯片的任務(wù)劃分。確定相應的測試平臺配套軟件及功能模塊的設計方案。同時(shí)研究實(shí)現算法，進(jìn)行傳輸鏈路級仿真，進(jìn)行算法篩選，確定主要技術(shù)指標。根據基帶芯片的任務(wù)，設計總體電路構架，確定電路實(shí)現方法，用硬件電路描述語(yǔ)言進(jìn)行行為描述與仿真。通過(guò)電路綜合和仿真，排出電路設計問(wèn)題。

    在芯片驗證方面，主要進(jìn)行布局布線(xiàn)設計和修改、DRC（DesignRuleChecking）、LVS（LayoutVs. Schematic）、寄生參數提取和后仿真等校驗測試工作。測試無(wú)誤后，送出流片。

    芯片流片封裝完成后，進(jìn)行TD-SCDMA手機電路板的設計，包括射頻電路及PCB設計、小型化設計、驅動(dòng)程序設計等。芯片中嵌入的物理層軟件需要通過(guò)信源編解碼、信道編解碼、調制解調、同步測量、功率/增益/頻率控制、聯(lián)合檢測等等的軟件處理來(lái)完成物理層的功能，并進(jìn)行相應的省電模式控制。在實(shí)時(shí)操作系統方面，要配合芯片而完成包括硬件驅動(dòng)、內存管理、實(shí)時(shí)任務(wù)調度、多進(jìn)程處理、中斷處理在內的系統程序。

    四、TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端發(fā)展前景

    從目前移動(dòng)多媒體市場(chǎng)的發(fā)展態(tài)勢來(lái)看，影響3G開(kāi)展的瓶頸就是3G終端的制約。3G時(shí)代的多媒體業(yè)務(wù)最終必須通過(guò)具有更強數據處理能力、更高顯示質(zhì)量及音像效果的3G終端作為載體展現在用戶(hù)面前。對普通消費者而言，3G終端是其感受3G應用最直接的途徑，3G終端的發(fā)展將影響3G應用的發(fā)展。只有外形美觀(guān)、功能完備、性能穩定、符合用戶(hù)需求的3G終端才能吸引用戶(hù)接受3G業(yè)務(wù)。

    中國手機市場(chǎng)無(wú)疑是全球競爭最激烈的市場(chǎng)。50多個(gè)品牌，上千個(gè)型號爭奪每年6000萬(wàn)~7000萬(wàn)部的手機市場(chǎng)。國內的手機產(chǎn)能已經(jīng)達到了2.3億部，占全球的1/3。但由于2G核心技術(shù)的缺乏，國產(chǎn)手機與國際品牌競爭失利，國產(chǎn)品牌之間又惡性?xún)r(jià)格競爭，國產(chǎn)手機長(cháng)時(shí)期處于被動(dòng)狀態(tài)，發(fā)展形勢跟不上國際潮流的變化。2005年上半年國產(chǎn)手機第一軍團全線(xiàn)報虧。

    TD-SCDMA具有中國自主知識產(chǎn)權。我國可以在第一時(shí)間內利用不斷更新的TD-SCDMA手機芯片通過(guò)不斷開(kāi)發(fā)新功能來(lái)占領(lǐng)高端市場(chǎng)，提供最新的語(yǔ)音、數據及移動(dòng)多媒體功能。同時(shí)又由于不再需要向國外公司支付高額的手機版權和芯片版權費，保證TD-SCDMA手機在低端市場(chǎng)的價(jià)格優(yōu)勢，將極大的促進(jìn)國產(chǎn)手機在高端市場(chǎng)和低端市場(chǎng)的份額。目前TD-SCDMA芯片企業(yè)已成功支持十幾家終端企業(yè)進(jìn)行終端的開(kāi)發(fā)?？梢灶A見(jiàn)，只要TD-SCDMA標準啟動(dòng)運營(yíng)，終端企業(yè)的核心競爭力將得到根本性的提升，2G時(shí)代受制于人的局面將一去不復返。

    我國目前需要進(jìn)一步加大TD-SCDMA終端的研發(fā)力度，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的成熟度。加強手機核心技術(shù)的研發(fā)，從核心芯片入手，進(jìn)行基帶芯片、射頻芯片以及多媒體處理芯片的研制和開(kāi)發(fā)工作，提高中國TD-SCDMA終端產(chǎn)品的技術(shù)水平和競爭能力，開(kāi)發(fā)基于TD-SCDMA的多層次全方位的高中低端手機，提供符合TD-SCDMA技術(shù)特色的移動(dòng)多媒體終端的應用。

    未來(lái)5年，第三代移動(dòng)通信（3G）將會(huì )在全球范圍內迅速普及，手機的多媒體服務(wù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將得到空前地發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規模將超過(guò)1500億美元。中國TD-SCDMA移動(dòng)多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展無(wú)疑將對世界移動(dòng)通信市場(chǎng)產(chǎn)生深遠的影響，特別是在TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端產(chǎn)業(yè)方面將為全球3G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出貢獻 
  
 

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