TD-SCDMA移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)及終端

 

    [導(dǎo)讀]介紹了TD-SCDMA的系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)，闡述了TD-SCDMA所能提供的獨(dú)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)問題。中國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)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)無疑將成為整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)鏈未來發(fā)展的關(guān)鍵和重要基礎(chǔ)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(tái)。另一方面，隨著3G業(yè)務(wù)的不斷推出，與之對(duì)應(yīng)的新的手機(jī)應(yīng)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(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)

    TD-SCDMA（TimeDivisionSynchronousCode Division Multiple Access，時(shí)分同步碼分多址）是由中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)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無線通信主流標(biāo)準(zhǔn)之一。TD-SCDMA是FDMA、TDMA和CDMA這三種基本傳輸模式的靈活結(jié)合，具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。它使用1.28Mchip/s的低碼片速率，擴(kuò)頻帶寬為1.6MHz。TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在基帶部分，如智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)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)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、功率控制技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、信道估計(jì)與補(bǔ)償技術(shù)等一系列高新技術(shù)，從而大大增加了系統(tǒng)容量，提高了系統(tǒng)抗干擾性能，大大降低了發(fā)射功率，節(jié)約了制造成本。

    1．智能天線技術(shù)

    智能天線（SmartAntenna，SA）利用信號(hào)傳輸?shù)目臻g特性和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，通過先進(jìn)的算法處理，對(duì)基站的接收和發(fā)射波束進(jìn)行波束形成和賦形，從而達(dá)到降低干擾、增加容量、擴(kuò)大覆蓋、改善通信質(zhì)量、降低發(fā)射功率和提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率的目的。

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

    2．聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)

    聯(lián)合檢測(cè)（JointDetection，JD）技術(shù)是在多用戶檢測(cè)（Multi-UserDetection，MUD）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)頻碼相關(guān)性不理想所帶來的消極影響，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。TD-SCDMA采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

    3.時(shí)分雙工

    時(shí)分雙工模式是TD-SCDMA與FDD系統(tǒng)的根本區(qū)別。工作在TDD模式下的TD-SCDMA系統(tǒng)在同一載波上進(jìn)行上、下行鏈路傳輸，而不需要像FDD系統(tǒng)所必須的上、下行對(duì)稱頻譜。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(shì)還在于系統(tǒng)可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型來靈活調(diào)整上、下行轉(zhuǎn)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(hào)在基站解調(diào)器處完全同步，它通過軟件及物理層設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，這樣可以使正交擴(kuò)頻碼的各個(gè)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)由于每個(gè)移動(dòng)終端發(fā)射的碼道信號(hào)到達(dá)基站的時(shí)間不同，造成碼道非正交所帶來的干擾問題，提高了TD-SCDMA系統(tǒng)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(xiàn)在時(shí)域、空域和碼域?qū)o線的靈活配置。采用動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)使得TD-SCDMA系統(tǒng)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?zé)o線資源，提高系統(tǒng)容量。此外，通過使用時(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(diào)整上、下行時(shí)隙的個(gè)數(shù)，從而靈活地支持對(duì)稱和非對(duì)稱的業(yè)務(wù)。

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

    隨著3G技術(shù)的逐漸成熟，3G業(yè)務(wù)變得越來越豐富，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：通信類、信息服務(wù)類和信息業(yè)務(wù)類。同時(shí)，TD-SCDMA可以實(shí)現(xiàn)真正的高速速率數(shù)據(jù)，提供從384k~2Mbit/s寬大范圍的比特率，智能天線可以根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量的級(jí)別和要求，為不同用戶動(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足多媒體業(yè)務(wù)的需求。

    （1）通信類：指業(yè)務(wù)提供者只提供業(yè)務(wù)傳輸功能，向用戶提供透明的業(yè)務(wù)服務(wù)，不參與內(nèi)容提供的業(yè)務(wù)。主要包括語音電話、可視電話、移動(dòng)可視電話、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線環(huán)境一致性很好。由于頻譜利用率高，系統(tǒng)容量更大，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本降低，間接使單位用戶的通信成本降低。

    （2）信息服務(wù)類：指由內(nèi)容提供商提供業(yè)務(wù)服務(wù)內(nèi)容，用戶根據(jù)需要選擇相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)。如新聞?lì)愋畔ⅲㄐ侣劇⒔煌?、天氣、股票等等）、位置信息（城市交通、城市地圖、車輛跟蹤等）、移動(dòng)廣告等。

    （3）信息業(yè)務(wù)類：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(yīng)用平臺(tái)或軟件才能使用的業(yè)務(wù)服務(wù)，用戶使用業(yè)務(wù)時(shí)需要實(shí)時(shí)參與業(yè)務(wù)的完成。如交易類，包括電子錢包、移動(dòng)支付、移動(dòng)銀行、移動(dòng)證券、信用卡查詢等；娛樂類，如流媒體業(yè)務(wù)（VOD、AOD）、個(gè)性化LOGO下載、網(wǎng)絡(luò)游戲、音樂鈴聲下載播放等；效率應(yīng)用類，如個(gè)人信息化管理、移動(dòng)辦公、移動(dòng)企業(yè)資源調(diào)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(duì)稱的移動(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(yīng)用。

    （1）定位業(yè)務(wù)

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

    （2）不對(duì)稱的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)

    在無線傳輸上，TD-SCDMA依靠其獨(dú)特的操作模式，可根據(jù)傳輸要求的不同，靈活地選擇傳輸模式，充分利用現(xiàn)有的頻譜資源，滿足多種不同的需要，TD-SCDMA系統(tǒng)特別適合于非對(duì)稱移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)用。

    ●TD-SCDMA頻率分配靈活，上下行數(shù)據(jù)不對(duì)稱，非常適合PTT（移動(dòng)對(duì)講）技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。采用TD-SCDMA承載PTT業(yè)務(wù)，不僅適合于以公眾運(yùn)營(yíng)為目的的公共網(wǎng)絡(luò)，而且也適用于軍隊(duì)、電力、油田、水利等專用集群通信網(wǎng)絡(luò)。由于TD-SCDMA具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，包括核心芯片在內(nèi)，國內(nèi)廠商基本掌握其核心技術(shù)，可以為專用網(wǎng)提供加密、調(diào)度應(yīng)用功能等。同時(shí)PTT業(yè)務(wù)與視頻通信相結(jié)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(duì)話，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)勿需經(jīng)過基站或者中央控制器轉(zhuǎn)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(tǒng)，因此TD-SCDMA可以利用不同時(shí)隙收發(fā)信號(hào)，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(jī)的系統(tǒng)。利用P2P技術(shù)，可節(jié)約端到端連接的一半無線資源，還可降低基站和終端的發(fā)射功率，增加運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的容量，延長(zhǎng)手機(jī)電池的壽命。

    ●M2M（機(jī)器對(duì)機(jī)器）屬于針對(duì)設(shè)備的業(yè)務(wù)。TD-SCDMA可以實(shí)現(xiàn)真正的高速速率數(shù)據(jù)，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(shè)備都有可能成為潛在的服務(wù)對(duì)象，汽車及其相關(guān)配件、加油站、電子測(cè)量表、電梯、停車計(jì)費(fèi)設(shè)備以及其他在家庭中使用的設(shè)備，都可以傳輸和接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從應(yīng)用前景來看，M2M業(yè)務(wù)具有非常廣闊的發(fā)展空間。M2M業(yè)務(wù)的應(yīng)用將越來越廣泛，M2M技術(shù)的具體應(yīng)用將非常廣闊和豐富。

    三、TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端技術(shù)

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

    1．TD-SCDMA移動(dòng)多媒體終端結(jié)構(gòu)

    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線收發(fā)信通道，即終端設(shè)備的模擬射頻處理部分。

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

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

    ●ABB模塊主要由AD/DA（模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器），頻率合成器及模擬話音處理等部分構(gòu)成。

    ●數(shù)字基帶模塊主要包括DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）和ARM（嵌入式微處理器）以及相關(guān)的手機(jī)專用電路。DSP主要實(shí)現(xiàn)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(jī)界面軟件和應(yīng)用層軟件的功能。TD-SCDMA手機(jī)專用電路主要包括TD-SCDMA定時(shí)同步電路、聯(lián)合檢測(cè)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(yīng)）濾波電路等。

    （4）多媒體芯片主要是實(shí)現(xiàn)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(xiàn)技術(shù)

    作為TD-SCDMA移動(dòng)多媒體核心部件的基帶芯片的開發(fā)涉及多方面的工作。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需要根據(jù)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，提出基帶芯片總體構(gòu)架，確定基帶芯片的任務(wù)劃分。確定相應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)配套軟件及功能模塊的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)研究實(shí)現(xiàn)算法，進(jìn)行傳輸鏈路級(jí)仿真，進(jìn)行算法篩選，確定主要技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)基帶芯片的任務(wù)，設(shè)計(jì)總體電路構(gòu)架，確定電路實(shí)現(xiàn)方法，用硬件電路描述語言進(jìn)行行為描述與仿真。通過電路綜合和仿真，排出電路設(shè)計(jì)問題。

    在芯片驗(yàn)證方面，主要進(jìn)行布局布線設(shè)計(jì)和修改、DRC（DesignRuleChecking）、LVS（LayoutVs. Schematic）、寄生參數(shù)提取和后仿真等校驗(yàn)測(cè)試工作。測(cè)試無誤后，送出流片。

    芯片流片封裝完成后，進(jìn)行TD-SCDMA手機(jī)電路板的設(shè)計(jì)，包括射頻電路及PCB設(shè)計(jì)、小型化設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)等。芯片中嵌入的物理層軟件需要通過信源編解碼、信道編解碼、調(diào)制解調(diào)、同步測(cè)量、功率/增益/頻率控制、聯(lián)合檢測(cè)等等的軟件處理來完成物理層的功能，并進(jìn)行相應(yīng)的省電模式控制。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)方面，要配合芯片而完成包括硬件驅(qū)動(dòng)、內(nèi)存管理、實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度、多進(jìn)程處理、中斷處理在內(nèi)的系統(tǒng)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(shì)來看，影響3G開展的瓶頸就是3G終端的制約。3G時(shí)代的多媒體業(yè)務(wù)最終必須通過具有更強(qiáng)數(shù)據(jù)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(xiàn)在用戶面前。對(duì)普通消費(fèi)者而言，3G終端是其感受3G應(yīng)用最直接的途徑，3G終端的發(fā)展將影響3G應(yīng)用的發(fā)展。只有外形美觀、功能完備、性能穩(wěn)定、符合用戶需求的3G終端才能吸引用戶接受3G業(yè)務(wù)。

    中國手機(jī)市場(chǎng)無疑是全球競(jìng)爭(zhēng)最激烈的市場(chǎng)。50多個(gè)品牌，上千個(gè)型號(hào)爭(zhēng)奪每年6000萬~7000萬部的手機(jī)市場(chǎng)。國內(nèi)的手機(jī)產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)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(jī)與國際品牌競(jìng)爭(zhēng)失利，國產(chǎn)品牌之間又惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，國產(chǎn)手機(jī)長(zhǎng)時(shí)期處于被動(dòng)狀態(tài)，發(fā)展形勢(shì)跟不上國際潮流的變化。2005年上半年國產(chǎn)手機(jī)第一軍團(tuán)全線報(bào)虧。

    TD-SCDMA具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我國可以在第一時(shí)間內(nèi)利用不斷更新的TD-SCDMA手機(jī)芯片通過不斷開發(fā)新功能來占領(lǐng)高端市場(chǎng)，提供最新的語音、數(shù)據(jù)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(jī)版權(quán)和芯片版權(quán)費(fèi)，保證TD-SCDMA手機(jī)在低端市場(chǎng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，將極大的促進(jìn)國產(chǎn)手機(jī)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)行終端的開發(fā)?？梢灶A(yù)見，只要TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)運(yùn)營(yíng)，終端企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)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(fù)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(qiáng)手機(jī)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發(fā)工作，提高中國TD-SCDMA終端產(chǎn)品的技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)能力，開發(fā)基于TD-SCDMA的多層次全方位的高中低端手機(jī)，提供符合TD-SCDMA技術(shù)特色的移動(dòng)多媒體終端的應(yīng)用。

    未來5年，第三代移動(dòng)通信（3G）將會(huì)在全球范圍內(nèi)迅速普及，手機(jī)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(guī)模將超過1500億美元。中國TD-SCDMA移動(dòng)多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展無疑將對(duì)世界移動(dòng)通信市場(chǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(xiàn) 
  
 

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