【无线射频通信】-Marvell白皮书-TD-SCDMA与中国3G

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中国3G技术时分同步码分多址（TD-SCDMA）自开发伊始即遭受了众多质疑。然而，自2023年起，该技术快速走向商业化，用户数快速增长，尤其在2023年下半年，达到4500万，全部质疑烟消云散。TD-SCDMA独特的时分双工和频谱带宽，使其具有更高的性价比，既适用于人口稠密的都市区域，也适用于人口稀疏的农村地区。中国领土宽阔，大都市人口密集，TD-SCDMA显得尤为重要。2023年，Marvell通信处理器支持的TD-SCDMA普及型智能手机投入市场，消费者对3G技术的需求更加迅猛。Marvell致力于支持TD-SCDMA标准，为全世界OEM厂商的产品进展供应宽阔的机遇。不仅在中国，同时为进展全球手机平台带来宽阔天地，其中包含智能手机、平板电脑和其它移动设备等。现时，正是OEM厂商在全球范围内寻求市场机遇的最好时机。

简介

自移动电话创造及应用以来，其移动性为通讯事业带来高速进展。20世纪90年月，3G技术面市，并于本世纪的头10年进一步进展。迄今为止，全球范围内主要有三种3G标准，宽带码分多址（WCDMA）,CDMA2000和EVDO（演化数据优化），以及TD-SCDMA。其中，WCDMA于2000年领先发布，数据处理速度达384kbps，在被ATT和T-Mobile采纳；随后是CDMA2000和EVDO，于2023年发布。到2023年中期，全球主要运营商都使用这两种3G技术。世界上人口最多的中国开发了自己的3G技术TD-SCDMA，它是通用移动通信系统（UMTS）的一部分。TD-SCDMA的很多特点，使得它具备部署和商业化的独特优势，并开头在这个14亿人口的国家形成进展势头。本白皮书旨在争论该3G技术及其独有的特征，介绍中国3G市场最新动态，以及针对这一令人兴奋的市场机遇，Marvell供应的TD-SCDMA产品系列的最新信息。

3G技术起源

TD-SCDMA历史

TD-SCDMA由中国电信科学技术讨论院（CATT）与西门子共同开发。TD-SCDMA始于无线本地环路（WLL）系统的讨论，之后与时分双工（TDD）和网络技术相结合。1998年，TD-SCDMA首次被提交到国际电信联盟（ITU），以TDD与CDMA同步技术的基础，作为第3代公用陆地移动通信标准之一。2000年5月，ITU批准TD-SCDMA与WCDMA和CDMA2000一起，成为全球3个3G标准之一。2023年3月，作为联合各个电信标准机构的组织，第3代合作伙伴项目（3GPP）接纳了TD-SCDMA，将它作为其通用移动通信系统（UMTS）第4版的一部分，使得TD-SCDMA与CDMA2000和WCDMA一起，成为全球三个主要的3G通信标准。

TD-SCDMA网络的语音通话于2023年4月首次实现，同年7月，视频通话也第一次实现。2023年，TD-SCDMA的技术认证完成。2023年，进行实网试验。2023年，开头在保定、青岛和厦门进行仿真网络测试。2023年，开头进行大型TD网络试验，并由三家电信运营商扩展到全国10个城市。全球最大的移动网络运营商中国移动通信集团公司（CMCC），拥有63万用户，在8个城市部署1.4万个TD基站。CMCC是TD-SCDMA标准的主要推动者，并在2023年中国批准3G业务后形成增长势头。到2023年末为止，CMCC已拥有2000万TD用户。

3G技术的比较

TD-SCDMA的基本特征是采纳双工模式。与WCDMA和CDMA2000所使用的对称下行（DL）和上行（UL）频谱有所不同，TD-SCDMA能够在同一频段下实现下行和上行传输，这得益于的TD-SCDMA独特的架构，如图1所示，每个无线帧长10毫秒，被分为2个分别长5毫秒的子帧。每个子帧又包含7个常规时隙（TS）及3个特别时隙。常规时隙可以很敏捷地用于下行或上行传输，TS0和TS1除外，这两个帧始终分别用于上行和下行。这种时隙可针对上行和下行的敏捷配置的模式，是供应非对称数据服务的抱负之选，如互联网扫瞄或社交网络等。由于其时分的性质，TD-SCDMA下行和上行传输可使用单一频段，而WCDMA与CDMA2000则需要成对频段，一个用于下行传输，另一个用于上行传输，这就使得TD-SCDMA较之这二者更简单部署，相应频谱管理更加简洁。

1.RadioFrame无线帧

2.Subframe子帧

3.DwPTS下行传输特别帧

4.UpPTS上行传输特别帧

图1.TD-SCDMA框架结构

在进行TD-SCDMA设计时，应用了多种先进的信号处理技术，如智能天线和联合检测方法。由于上行（UL）和下行（DL）传输占用相同的频率资源，便可以通过接收到的UL信号猜测DL多路径特性，这样就有可能在基站中使用智能天线技术，降低终端间的相互干扰和提高有效信号功率。通过使用天线阵列和DSP高级算法，智能天线技术可以猎取移动终端的位置信息，并将放射波束集聚于指定终端。空间波束赋形的优势在于削减对同一通道的干扰，从而提高下行容量。使用智能天线有利于同时在人口密集的城市和人口稀疏的农村地区高效部署网络，这在中国尤为关键。

多址接入干扰是CDMA系统的主要问题。联合检测技术视全部用户的信号为有用信号，并对信号进行并行处理。TD-SCDMA模式下任何给定时隙的用户数量最多不会超过16，因此，联合检测处理的简单度能够得到有效掌握。

同全部TDMA系统一样，TD-SCDMA的另一个特性是用户终端与基站的同步。该特性可使终端的信号传输实现精确     的定时超前，由此，来自不同用户的信号可以以同步帧到达基站。这样，基站有效地进行联合检测。同步化使得在小区切换过程中能够快速查找到相邻小区，从而无需进行软切换。

表1.3G技术比较

3G技术比较见表1。可以看出，TD-SCDMA与WCDMA和CDMA2000有很多类似的地方，但是都具备自己独有的特性。WCDMA与CDMA2000都属于频分多址技术。WCDMA需要两个的5MHz宽频谱带，一个用于下行传输（从放射塔到手机），另一个用于上行传输（从手机到放射塔），CDMA2000也需要两个1.25MHz频带。而TD-SCDMA仅需要一个1.6MHz频带，便可以满意上行和下行的传输。换句话说，TD-SCDMA仅需要频谱资源的1/6至2/3。在现有频谱紧缺的状况下，需要尽量少的频带可使部署移动网络更加简洁。同时，它也节省了网络和终端设备的制作成本，由于需要采样的频带缩小。此外，由于上下行射频（RF）链工作于同一频带，因而可以很大程度地进行再利用。

中国3G市场状况

2023年1月，中国政府发放3G牌照。中国移动接管TD-SCDMA网络，中国联通和中国电信分别接管WCDMA和CDMA网络。依据他们2023年发布的年度报告，中国移动已经部署了19.9万多个基站，到2023年中期将掩盖656个城市。据称，中国3G用户市场呈现井喷态势。而依据iSuppli2的市场分析，中国移动将在中国3G用户市场占据最大份额。图2是iSuppli根据接入技术对2023-2023年的手机市场所做的猜测。自从TD商用之后，中国移动便通过产业链推动TD市场。到2023年末，中国移动已经拥有2000万用户，截止2023年11月底，TD用户已突破4800万，2023年，TD用户有望净增3000万。

信任在中国移动的普及型智能机方案推动下，TD市场将加速扩展。从2023年上半年选购状况看，70%的中标机型是中低端智能机，零售价格在900元到1600元之间。在接下来的几个月中，其它厂商的许多TD终端有望推出，这都将有利于推动TD技术的应用。

2023年11月末，已有356款TD手机通过中国移动认证。

ThousandsofUlts（千台）图2.中国3G手机市场动态2

MarvellTD解决方案

熟悉到TD-SCDMA在中国的市场潜力，Marvell于2023年做出了一项决策，即开发支持TD-SCDMA技术的单芯片智能手机解决方案。基于Marvell前沿的单芯片技术以及与中国移动的合作伙伴关系，开发了世界上第一个商用化的TD-SCDMA单芯片解决方案MarvellPXA920平台，这款平台集高性能、低功耗的应用处理器和先进的多模调制解调器于一体，同时支持GSM/EDGE网络和TD-SCDMA网络。PXA920框图如图3所示。

图3.MarvellPXA920单芯片系统框图

具备内置视频和三维图像加速器，PXA920可以供应针对移动数据业务的精彩性能，如成像、高清视频、音乐、嬉戏和其它流行的移动应用程序。

Marvell为PXA920供应了一套完整的解决方案，包括射频收发器、电源管理集成电路（PMIC）以及WLAN/BT/FM无线集成芯片。除了PXA920以外，Marvell还供应了具有HSPA(高速封包存取)调制解调功能的PXA978通信处理器。PXA978是首款同时支持WCDMA和中国标准TD-SCDMA增加版HSPA+的单芯片解决方案。PXA978旨在让移动终端厂商设计出全球范围内均能使用的3G移动终端和平板电脑。而且，作为对TD-SCDMA技术的认同，Marvell进一步扩展TD-SCDMA产品线，发布了MarvellPXA1202，这是针对多媒体手机而推出的先进、高度集成的3G调制解调器。

自PXA920平台推出以来，几十家世界顶尖手机厂商在中国设计和发布基于PXA920的产品。大量产品已经启动，包括智能手机、平板电脑和MiFi移动热点设备。PXA920使得人们期盼已久的畅销TD智能手机售价降至1000元，就像WCDMA和CDMA2000一样，能为用户带来更丰富的TD智能手机选择。

结论

自2023年推出以来，TD-SCDMA技术已经向市场证明白它的技术成熟度和商用化可行性。消费者使用TD-SCDMA的比例快速增加。TD-SCDMA技术将不断进展，推出新的功能。例如，在3GPP第8版中应用了TD-HSPA+（时分高速封包存取）技术，该技术应用了64-QAM调制技术和增加的L2技术，包括CPC和CELL_FACH、接收分集和双载波聚合。在下一代移动技术长期演进技术（LTE）中，时分（TD）技术相应于频分（FDD）技术具有同样重要性。两种LTE技术均由业界一流的技术供应商开发，并由顶级的移动运营商部署。

Marvell将不断致力于TD-SCDMA技术的讨论和开发。MarvellPXA920集成高性能、低功耗的应用处理器，并配备先进的多模调制解调