概要
中國(guó)3G技術(shù)時(shí)分同步碼分多址（TD-SCDMA）自開發(fā)伊始即遭遇了眾多質(zhì)疑。然而，自2009年起，該技術(shù)迅速走向商業(yè)化，用戶數(shù)迅速增長(zhǎng)，尤其在2011年下半年，達(dá)到4500萬(wàn)，所有質(zhì)疑煙消云散。TD-SCDMA獨(dú)特的時(shí)分雙工和頻譜帶寬，使其具有更高的性價(jià)比，既適用于人口稠密的都市區(qū)域，也適用于人口稀疏的農(nóng)村地區(qū)。中國(guó)領(lǐng)土遼闊，大都市人口密集，TD-SCDMA顯得尤為重要。2011年，Marvell?通信處理器支持的TD-SCDMA普及型智能手機(jī)投入市場(chǎng)，消費(fèi)者對(duì)3G技術(shù)的需求更加迅猛。Marvell致力于支持TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，為全世界OEM廠商的產(chǎn)品發(fā)展提供廣闊的機(jī)遇。不僅在中國(guó)，同時(shí)為發(fā)展全球手機(jī)平臺(tái)帶來(lái)廣闊天地，其中包含 智能手機(jī)、平板電腦和其它移動(dòng)設(shè)備等。現(xiàn)時(shí)，正是OEM廠商在全球范圍內(nèi)尋求市場(chǎng)機(jī)遇的最好時(shí)機(jī)。
簡(jiǎn)介
自移動(dòng)電話發(fā)明及應(yīng)用以來(lái)，其移動(dòng)性為通訊事業(yè)帶來(lái)高速發(fā)展。20世紀(jì)90年代，3G技術(shù)面市，并于本世紀(jì)的頭10年進(jìn)一步發(fā)展。迄今為止，全球范圍內(nèi)主要有三種3G標(biāo)準(zhǔn)，寬帶碼分多址（WCDMA）， CDMA2000和EV DO（演變數(shù)據(jù)優(yōu)化），以及TD-SCDMA。 其中，WCDMA于2000年率先發(fā)布，數(shù)據(jù)處理速度達(dá)384kbps，在美國(guó)被AT&T和T-Mobile采用；隨后是CDMA2000和EV DO，于2002年發(fā)布。到2011年中期，全球主要運(yùn)營(yíng)商都使用這兩種3G技術(shù)。世界上人口最多的中國(guó)開發(fā)了自己的3G技術(shù)——TD-SCDMA，它是通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（UMTS）的一部分。TD-SCDMA的許多特點(diǎn)，使得它具備部署和商業(yè)化的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并開始在這個(gè)14億人口的國(guó)家形成發(fā)展勢(shì)頭。本白皮書旨在討論該3G技術(shù)及其獨(dú)有的特征，介紹中國(guó)3G市場(chǎng)最新動(dòng)態(tài)，以及針對(duì)這一令人振奮的市場(chǎng)機(jī)遇，Marvell 提供的TD-SCDMA產(chǎn)品系列的最新信息。
3G技術(shù)起源
TD-SCDMA歷史
TD-SCDMA由中國(guó)電信科學(xué)技術(shù)研究院（CATT）與西門子？共同開發(fā)。TD-SCDMA始于無(wú)線本地環(huán)路（WLL）系統(tǒng)的研究，之后與時(shí)分雙工（TDD）和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合。1998年，TD-SCDMA首次被提交到國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU），以TDD與CDMA同步技術(shù)的基礎(chǔ)，作為第3代公用陸地移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)之一。2000年5月，ITU批準(zhǔn)TD-SCDMA與WCDMA和CDMA2000一起，成為全球3個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)之一。2001年3月，作為聯(lián)合各個(gè)電信標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的組織，第3代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP）接納了TD-SCDMA，將它作為其通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（UMTS）第４版的一部分，使得TD-SCDMA與CDMA2000和WCDMA一起，成為全球三個(gè)主要的3G通信標(biāo)準(zhǔn)。
TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音通話于2001年4月首次實(shí)現(xiàn)，同年7月，視頻通話也第一次實(shí)現(xiàn)。2002年， TD-SCDMA的技術(shù)認(rèn)證完成。2001年，進(jìn)行實(shí)網(wǎng)試驗(yàn)。2005年，開始在保定、青島和廈門進(jìn)行仿真網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。2006年，開始進(jìn)行大型TD網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)，并由三家電信運(yùn)營(yíng)商擴(kuò)展到全國(guó)10個(gè)城市。全球最大的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司（CMCC），擁有63萬(wàn)用戶，在8個(gè)城市部署1.4萬(wàn) 個(gè)TD基站。CMCC是TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的主要推動(dòng)者，并在2009年中國(guó)批準(zhǔn)3G業(yè)務(wù)后形成增長(zhǎng)勢(shì)頭。到2010年末為止，CMCC已擁有2000萬(wàn)TD用戶。
3G技術(shù)的比較
TD-SCDMA的基本特征是采用雙工模式。與WCDMA和CDMA2000所使用的對(duì)稱下行（DL）和上行（UL）頻譜有所不同，TD-SCDMA能夠在同一頻段下實(shí)現(xiàn)下行和上行傳輸，這得益于的TD-SCDMA獨(dú)特的架構(gòu)，如圖1所示，每個(gè)無(wú)線幀長(zhǎng)10毫秒，被分為2個(gè)分別長(zhǎng)5毫秒的子幀。每個(gè)子幀又包含7個(gè)常規(guī)時(shí)隙（TS）及3個(gè)特殊時(shí)隙。常規(guī)時(shí)隙可以很靈活地用于下行或上行傳輸， TS0和TS1除外，這兩個(gè)幀始終分別用于上行和下行。這種時(shí)隙可針對(duì)上行和下行的靈活配置的模式，是提供非對(duì)稱數(shù)據(jù)服務(wù)的理想之選，如互聯(lián)網(wǎng)瀏覽或社交網(wǎng)絡(luò)等。由于其時(shí)分的性質(zhì)，TD-SCDMA下行和上行傳輸可使用單一頻段，而WCDMA與CDMA2000則需要成對(duì)頻段，一個(gè)用于下行傳輸，另一個(gè)用于上行傳輸，這就使得TD-SCDMA較之這二者更容易部署，相應(yīng)頻譜管理更加簡(jiǎn)單。
1.Radio Frame無(wú)線幀
2.Subframe子幀
3.DwPTS下行傳輸特殊幀
4.UpPTS上行傳輸特殊幀
圖1. TD-SCDMA框架結(jié)構(gòu)
在進(jìn)行TD-SCDMA設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用了多種先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，如智能天線和聯(lián)合檢測(cè)方法。由于上行（UL）和下行（DL）傳輸占用相同的頻率資源，便可以通過(guò)接收到的UL信號(hào)預(yù)測(cè)DL多路徑特性，這樣就有可能在基站中使用智能天線技術(shù)，降低終端間的相互干擾和提高有效信號(hào)功率。通過(guò)使用天線陣列和DSP高級(jí)算法，智能天線技術(shù)可以獲取移動(dòng)終端的位置信息，并將發(fā)射波束集聚于指定終端�？臻g波束賦形的優(yōu)勢(shì)在于減少對(duì)同一通道的干擾，從而提高下行容量。使用智能天線有利于同時(shí)在人口密集的城市和人口稀疏的農(nóng)村地區(qū)高效部署網(wǎng)絡(luò)，這在中國(guó)尤為關(guān)鍵。
多址接入干擾是CDMA系統(tǒng)的主要問(wèn)題。聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)視所有用戶的信號(hào)為有用信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行并行處理。TD-SCDMA模式下任何給定時(shí)隙的用戶數(shù)量最多不會(huì)超過(guò)16，因此，聯(lián)合檢測(cè)處理的復(fù)雜度能夠得到有效控制。
同所有 TDMA系統(tǒng)一樣，TD-SCDMA的另一個(gè)特性是用戶終端與基站的同步。該特性可使終端的信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定時(shí)超前，由此，來(lái)自不同用戶的信號(hào)可以以同步幀到達(dá)基站。這樣，基站有效地進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。同步化使得在小區(qū)切換過(guò)程中能夠快速尋找到相鄰小區(qū)，從而無(wú)需進(jìn)行軟切換。
TD-SCDMAWCDMACDMA 2000
● 通道帶寬1.6MHz5MHz1.25MHz
● 雙工TDDFDDFDD
● 幀頻10ms10ms20ms
● 碼片速率1.28Mchips/s3.84Mchips/s1.228Mchips/s
● 擴(kuò)頻因子1、2、4、8、164…256 UL，4.256 DL
● 調(diào)制QPSK/8PSK/16QAMQPSK/16QAMQPSK/8PSK/16QAM
表1. 3G技術(shù)比較
3G技術(shù)比較見(jiàn)表1�？梢钥闯�，TD-SCDMA與WCDMA和CDMA2000有許多類似的地方，但是都具備自己獨(dú)有的特性。WCDMA與CDMA2000都屬于頻分多址技術(shù)。WCDMA需要兩個(gè)獨(dú)立的5MHz寬頻譜帶，一個(gè)用于下行傳輸（從發(fā)射塔到手機(jī)），另一個(gè)用于上行傳輸（從手機(jī)到發(fā)射塔），CDMA2000也需要兩個(gè)1.25MHz頻帶。而TD-SCDMA僅需要一個(gè)1.6MHz頻帶，便可以滿足上行和下行的傳輸。換句話說(shuō)，TD-SCDMA僅需要頻譜資源的1/6至2/3。在現(xiàn)有頻譜緊缺的狀況下，需要盡量少的頻帶可使部署移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)單。同時(shí)，它也節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備的制作成本，因?yàn)樾枰蓸拥念l帶縮小。此外，由于上下行射頻（RF）鏈工作于同一頻帶，因而可以很大程度地進(jìn)行再利用。
中國(guó)3G市場(chǎng)狀況
2009年1月，中國(guó)政府發(fā)放3G牌照。中國(guó)移動(dòng)？接管TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)聯(lián)通？和中國(guó)電信？分別接管WCDMA和CDMA網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)他們2010年發(fā)布的年度報(bào)告，中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)部署了19.9萬(wàn)多個(gè)基站，到2011年中期將覆蓋656個(gè)城市。據(jù)稱，中國(guó)3G用戶市場(chǎng)呈現(xiàn)井噴態(tài)勢(shì)。而根據(jù)iSuppli2的市場(chǎng)分析，中國(guó)移動(dòng)將在中國(guó)3G用戶市場(chǎng)占據(jù)最大份額。圖2是iSuppli?按照接入技術(shù)對(duì)2010-2014年的手機(jī)市場(chǎng)所做的預(yù)測(cè)。自從TD商用之后，中國(guó)移動(dòng)便通過(guò)投資產(chǎn)業(yè)鏈推動(dòng)TD市場(chǎng)。到2010年末，中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)擁有2000萬(wàn)用戶，截止2011年11月底，TD用戶已突破4800萬(wàn)，2011年，TD用戶有望凈增3000萬(wàn)。
相信在中國(guó)移動(dòng)的普及型智能機(jī)計(jì)劃推動(dòng)下，TD市場(chǎng)將加速擴(kuò)展。從2011年上半年采購(gòu)情況看，70%的中標(biāo)機(jī)型是中低端智能機(jī)，零售價(jià)格在900元到1600元之間。在接下來(lái)的幾個(gè)月中，其它廠商的很多TD終端有望推出，這都將有利于推動(dòng)TD技術(shù)的應(yīng)用。
2010年11月末，已有356款TD手機(jī)通過(guò)中國(guó)移動(dòng)認(rèn)證。
Thousands of Ults（千臺(tái)）
圖2. 中國(guó)3G手機(jī)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)2
Marvell TD解決方案
認(rèn)識(shí)到TD-SCDMA在中國(guó)的市場(chǎng)潛力，Marvell于2008年做出了一項(xiàng)戰(zhàn)略投資決策，即開發(fā)支持TD-SCDMA技術(shù)的單芯片智能手機(jī)解決方案�；贛arvell前沿的單芯片技術(shù)以及與中國(guó)移動(dòng)的合作伙伴關(guān)系，開發(fā)了世界上第一個(gè)商用化的TD-SCDMA單芯片解決方案——Marvell PXA920平臺(tái)，這款平臺(tái)集高性能、低功耗的應(yīng)用處理器和先進(jìn)的多模調(diào)制解調(diào)器于一體，同時(shí)支持GSM/EDGE網(wǎng)絡(luò)和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)。PXA920框圖如圖3所示。
圖 3. Marvell PXA920單芯片系統(tǒng)框圖
具備內(nèi)置視頻和三維圖像加速器，PXA920可以提供針對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的出色性能，如成像、高清視頻、音樂(lè)、游戲和其它流行的移動(dòng)應(yīng)用程序。
Marvell為PXA920提供了一套完整的解決方案，包括射頻收發(fā)器、電源管理集成電路（PMIC）以及WLAN/BT/FM無(wú)線集成芯片。除了PXA920以外，Marvell還提供了具有HSPA（高速封包存�。┱{(diào)制解調(diào)功能的PXA978通信處理器。PXA978是首款同時(shí)支持WCDMA和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA增強(qiáng)版HSPA+的單芯片解決方案。PXA978旨在讓移動(dòng)終端廠商設(shè)計(jì)出全球范圍內(nèi)均能使用的3G移動(dòng)終端和平板電腦。而且，作為對(duì)TD-SCDMA技術(shù)的認(rèn)同，Marvell進(jìn)一步擴(kuò)展TD-SCDMA產(chǎn)品線，發(fā)布了Marvell PXA1202，這是針對(duì)多媒體手機(jī)而推出的先進(jìn)、高度集成的3G調(diào)制解調(diào)器。
自PXA920平臺(tái)推出以來(lái)，幾十家世界頂尖手機(jī)廠商在中國(guó)設(shè)計(jì)和發(fā)布基于PXA920的產(chǎn)品。大量產(chǎn)品已經(jīng)啟動(dòng)，包括智能手機(jī)、平板電腦和MiFi移動(dòng)熱點(diǎn)設(shè)備。PXA920使得人們期待已久的暢銷TD智能手機(jī)售價(jià)降至1000元，就像WCDMA和CDMA2000一樣，能為用戶帶來(lái)更豐富的TD智能手機(jī)選擇。
結(jié)論
自2009年推出以來(lái)，TD-SCDMA技術(shù)已經(jīng)向市場(chǎng)證明了它的技術(shù)成熟度和商用化可行性。消費(fèi)者使用TD-SCDMA的比例迅速增加。TD-SCDMA技術(shù)將不斷發(fā)展，推出新的功能。例如，在3GPP第8版中應(yīng)用了TD-HSPA+（時(shí)分高速封包存�。┘夹g(shù)，該技術(shù)應(yīng)用了64-QAM調(diào)制技術(shù)和增強(qiáng)的L2技術(shù)，包括CPC和CELL_FACH、接收分集和雙載波聚合。在下一代移動(dòng)技術(shù)長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（LTE）中，時(shí)分（TD）技術(shù)相應(yīng)于頻分（FDD）技術(shù)具有同樣重要性。兩種LTE技術(shù)均由業(yè)界一流的技術(shù)供應(yīng)商開發(fā)，并由頂級(jí)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商部署。
Marvell將不斷致力于TD-SCDMA技術(shù)的研究和開發(fā)。Marvell PXA920集成高性能、低功耗的應(yīng)用處理器，并配備先進(jìn)的多模調(diào)制解調(diào)器，既支持GSM/EDGE網(wǎng)絡(luò)，也支持TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)；內(nèi)含HSPA調(diào)制解調(diào)器的Marvell PXA978通信處理器，以及針對(duì)數(shù)據(jù)卡、移動(dòng)熱點(diǎn)和多媒體手機(jī)應(yīng)用的先進(jìn)的、高集成度的3G輕薄型調(diào)制解調(diào)器Marvell PXA1202，都有助于實(shí)現(xiàn)TD和全球性手機(jī)平臺(tái)終端。TD市場(chǎng)將繼續(xù)為包括智能手機(jī)、平板電腦和移動(dòng)熱點(diǎn)設(shè)備在內(nèi)的新設(shè)備提供充分的機(jī)遇，Marvell承諾繼續(xù)在這一重要的、成長(zhǎng)中的市場(chǎng)保持創(chuàng)新力度，幫助全球的OEM廠商共享這一令人興奮的市場(chǎng)機(jī)遇。
參考文獻(xiàn)
【1】《中國(guó)移動(dòng)年度報(bào)告》（2011年7月）
【2】iSuppli，《中國(guó)3G手機(jī)市場(chǎng)分析》（2011年2月）
作者簡(jiǎn)介：
張路博士
移動(dòng)產(chǎn)品總監(jiān)
張路博士是Marvell移動(dòng)產(chǎn)品總監(jiān)，主要負(fù)責(zé)移動(dòng)通信處理器相關(guān)業(yè)務(wù)，包括PXA920家族系列、PXA1202和PXA1802。在加入Marvell之前，他曾于 PicoMobile公司出任信號(hào)處理總監(jiān)，領(lǐng)導(dǎo)了VoIP和視頻電話多媒體處理技術(shù)的開發(fā)。在此之前，他曾在Sonim科技公司工作，負(fù)責(zé)開發(fā)了具有領(lǐng)先地位的語(yǔ)音和信息交換應(yīng)用IMS解決方案。他在摩托羅拉工作了近10年，領(lǐng)導(dǎo)了信號(hào)和音頻處理以及模式識(shí)別技術(shù)的研究和開發(fā)。張路博士在加拿大金斯頓皇后大學(xué)獲得電氣工程博士學(xué)位。
