概述

当前，新一轮的移动通信技术标准和技术浪潮风起云涌，以3G增强技术、LTE长期演进及4G技术为代表的新的竞争态势正在形成。为了保证TD-SCDMA在这些新技术上继续有创新、有突破，保持可持续发展，TD-SCDMA技术标准后续的演进必须基于TD-SCDMA现有的关键技术和核心专利。目前TD-SCDMA已经有了非常清晰的技术演进路线，即从目前的单载波技术向多载波技术演进，从3G增强（指TD-SCDMA高速分组接入（TD-HSPA））到长期演进（LTE）技术，再演进到IMT-Advanced。

3G增强技术是在3G现有技术的基础上，通过引入局部的先进技术，如HARQ、AMC、高阶调制、快速调度机制等，取得明显的性能提升，以满足3G现有网络的快速升级和部署。采用的基本技术仍然以CDMA技术为基础，没有技术体制上的更新换代。TD-HSPA技术以TD-SCDMA高速下行分组接入（TD-HSDPA）、TD-SCDMA高速上行分组接入（TD-HSUPA）、TD-SCDMA多媒体广播与多播业务（TD-MBMS）、TD-HSPA增强与演进（也叫TD-HSPA+）为代表。

演进

从标准发展的角度讲，3GPP必然会在HSDPA和HSUPA之后进一步演进，但演进的方向和时间表都迟迟未定。然而在LTE项目启动的初期，3GPP内部就LTE系统的多址技术选择产生了争执。大部分公司主张采用OFDM作为LTE的基本多址技术，这种技术可以扩展到很大带宽，更符合技术长期发展的趋势，可以更平滑地过渡到4G（IMT-Advanced）。一小部分公司主张沿用3GPP一直采用的CDMA技术，并在此基础上进行一系列改进，如采用MIMO技术和增强型接收机等。经过激烈的讨论，LTE最终选择了OFDM/SC-FDMA作为基本多址技术，这就使LTE系统缺乏和3G系统的后向兼容性。

而基于目前的理论，除了带宽扩展性比较好外，并不能看出OFDM比CDMA有哪些明显优势。而且支持OFDM技术的公司作为对支持CDMA技术的公司的一种妥协，承认在5MHz带宽以内，CDMA演进系统完全可以达到和LTE系统相同的性能，HSPA系统也可以在5MHz带宽内继续演进。所以在LTE项目之后，3GPP又启动了HSPA（包括HSDPA和HSUPA）的演进项目，又称为“HSPA+”。HSPA+技术的宗旨是要保持和UMTS第6版本（R6）的后向兼容性，同时在5MHz带宽下要达到和LTE相仿的性能。由于3GPP中参与TDD标准开发的公司尚未准备好开展此项工作，因此此项目在开始阶段仅针对FDD系统。随着TDD标准开发公司的积极参与，TD-HSPA标准的增强和演进（TD-HSPA+）工作也提上了日程。

关键技术

HSDPA/HSUPA是TD-SCDMA系统R5/R7协议中引入的无线增强技术，它可以为下行提供高达2.8Mbit/s的峰值速率，为上行提供2.2Mbit/s的峰值速率，这些性能的提高主要得益于系统在物理层引入了大量关键技术，包括自适应调制编码（AMC）、混合自动重传请求（HARQ）及快速调度等。

3.1自适应调制编码

在非自适应系统中，系统设计需要留出一定的链路余量，以便在信道条件变得恶劣时，系统仍然能够维持正常的工作，而这种设计必然会降低信道利用率。自适应调制编码是通过在接收端进行信道估计，并将估计结果反馈到发送端，使发送端能够根据信道状况调整发送的方式，从而增强传输的可靠性，提高频带利用率。

自适应的方式在信道条件好的时候可以提高传输速率或减小发送功率，在信道条件差时降低速率或增大功率，从而提高系统平均吞吐量，降低所需的发射功率，或降低平均误比特率。

正是由于自适应技术的这些优点，包括GSM、CDMA蜂窝系统及无线局域网在内的许多无线系统都已经采用了自适应传输技术。在R99中广泛采用的链路自适应技术是功率控制技术，在HSPA中则主要采用AMC这一链路自适应技术。

自适应发送技术在应用中要注意以下问题。首先，要求发送端和接收端之间必须存在反馈通路；其次，如果信道变化的速度很快，导致信道估计不准确和反馈信息不及时，自适应技术的性能将会很差。由于无线信道存在着不同程度的时变性，例如多径衰落变化非常快，阴影衰落变化很慢，因此许多系统只能根据慢衰落进行自适应发送，在这种情况下，接收端还需要采用其他滤波器来消除多径的影响，如TD-SCDMA的联合检测技术。硬件因素同样会影响到发送端改变传输速率和功率的速度，这一点使自适应技术能带来的增益受到限制。最后，自适应技术经常会根据信道的条件改变数据传输速率。我们将会看到，在平均功率的约束下，为了最大化频谱效率，信道条件差时数据速率可能会很小甚至为零。这对于有硬性时延要求的固定速率业务，如话音和视频来说，性能将受到严重影响。因此，在有时延限制的应用中，自适应发送技术应该优化为在固定速率传输时有最小的中断率。

3.2混合自动重传请求

差错控制技术背景

宽带数据和多媒体业务的迅猛发展对数据的传输速率和可靠性有了更高的要求。然而众所周知无线信道的条件是恶劣的，不仅会有热噪声污染，同时会伴随着在时间、空间、频率上的时变特性。随着数据速率的提高，多径时延和多普勒频移对系统性能的影响会增大。在这种情况下，差错控制技术便应运而生了，它能够很好地实现低误比特率的高速数据传输。差错控制技术一般分为3类：重传反馈方式（ARQ），前向纠错方式（FEC），混合自动重传请求方式（HARQ）。

ARQ方式是在发送端发送能够检错的码，在接收端根据译码结果是否出错并通过反馈信道向发送端发送一个应答信号正确（ACK）或者错误（NACK）。发送端根据这个应答信号来决定是否重发数据帧，直到收到ACK或者发送次数超过预先设定的最大发送次数后再发下一个数据帧。FEC方式是在发送端发送能够纠正错误的码，接收端根据纠错码的译码规则进行译码，纠正一定程度上的误码。不需要反馈信道，直接根据编码的冗余就能发现一定程度上的错误，也不需要发送端和接收端的配合处理，传输时延小，效率高，控制电路也比较简单。但纠错码比检错码的编码冗余度大、编码效率低、译码复杂，并且如果误码在纠错码的纠错能力以外就只能把错误的码组传给用户。ARQ和FEC的主要性能比较如表1所示。

表1 ARQ和FEC的性能比较