TD-SCDMA系统是中国具有自主知识产权的第三代移动通信系统三大主流标准之一，采用了大量世界领先的技术：第一个使用时分双工方式，同时采用了同步CDMA、智能天线、联合检测、接力切换、低码片速率和软件无线电等一系列高新技术，与其他第三代移动通信标准相比，它有很多独特的地方。
　　不过人们普遍认为3G系统仅仅是一个从窄带向未来通信系统过渡的阶段，目前大家已经把目光投向3G的长期演进系统^[1]。该系统可以容纳庞大的用户群、改善现有通信质量，达到高速数据传输的要求，而正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术将有可能成为其中的关键技术之一。
　　因此，人们都主张将OFDM技术引入TD-SCDMA系统，提高TD-SCDMA系统的容量并增强它的性能，形成TDD＋OFDM的3G演进系统的移动通信物理层标准方案版本是非常有必要的。本文给出了一种新的基于OFDM技术的演进TDD系统帧结构参数，它能满足与已有3G系统共存的要求，并且有更大的吞吐量和频谱效率。仿真表明，新参数在短CP时性能优于CATT的参数，而在使用长CP时，两组参数的性能也几乎一致。
1 OFDM系统的参数选择
　　OFDM技术将整个信道带宽划分成若干个子信道，每一子信道用子载波调制时，允许相邻子载波之间有很大程度的重叠，频谱利用率高；OFDM技术通过串并转换过程将高速传输的数据变为较低速率的传输，从而使传输信道具有平衰落特性，可有效地克服信道频率选择性的影响，减少ISI对系统性能" title="系统性能">系统性能的影响;OFDM实现调制与解调不同于传统的调制方式，而是通过FFT的正、逆变换实现的，系统实现的复杂度不高；OFDM易于与其他多种接入方式相结合，构成OFDMA系统。各种OFDM参数的选择就是需要在多项要求冲突中进行折衷考虑。通常来讲，首先要确定3个参数：带宽（Bandwidth）、比特速率（Bit Rate）和保护间隔（Guard Interval）。
　　为了有效地对抗多径时延扩展，最大限度地消除符号间干扰，应该在每个OFDM符号之间插入保护间隔。保护间隔的时间长度应该大于移动环境信道的最大多径时延扩展，通常取为时延扩展均方根值的2～4倍^[2]。
　　确定了保护间隔即可确定OFDM符号周期长度。为了最大限度减少由于插入保护比特带来的信噪比损失，希望OFDM符号周期长度要远远大于保护间隔长度，但是符号周期长度不能任意大，否则OFDM系统中要包括更多的子载波数，从而导致子载波间隔" title="载波间隔">载波间隔相应减小，系统的实现复杂度增加，而且加大了系统的峰均比^[3]，同时使系统对频率偏差更加敏感^[4]。
　　每个信道中所传输的比特速率可以由调制类型、编码速率和符号速率来确定。为了保持数据的吞吐量，子载波数目和FFT的长度要有相对较大的数量。子载波数可以由信道带宽、数据吞吐量和有用符号持续时间决定，而子载波间隔必须足够大才能使得多普勒频移可以被忽略。
　　下面，将对在TD-SCDMA系统中如何选择OFDM参数进行讨论。为了统一，参数讨论都是针对下行链路" title="下行链路">下行链路。
2 已有的TD－SCDMA长期演进系统的OFDM参数
　　先分析一下TD－SCDMA系统的帧结构。物理信道用4层结构^[5]：超帧、无线帧、子帧和时隙" title="时隙">时隙/码。一个720ms超帧长由72个无线帧组成，每个无线帧长10ms。TD－SCDMA将每个无线帧分为两个5ms的子帧，每个子帧由长度675μs的7个主时隙和3个特殊时隙组成。3个特殊时隙分别是下行导频时隙（DwPTS，75μs）、上行导频时隙（UpPTS，125μs）和保护时隙（G，75μs）。在这7个主时隙中，Ts0总是分配给下行链路，而Ts1总是分配给上行链路，其他时隙既可作为上行链路的时隙，也可作为下行链路的时隙。上、下行链路的时隙之间由一个转换点分开，在每个5ms的子帧中有两个转换点（UL到DL和DL到UL），转换点的位置取决于小区上、下行时隙的配置。
　　由于OFDM技术的诸多优点，国际上许多公司和科研团体都把它作为增强3G系统性能特别是TD-SCDMA系统性能的方案之一。目前，由CATT、RITT、 ZTE、Huawei、TD-tech等共同提出的一种针对TDD LCR系统的增强和演进方案备受人们关注^[6]。这种基于E-UTRA TDD系统的下行链路OFDM信道参数由表1所示。
　　从该表可以看出：下行链路子载波间隔为15kHz，与FDD OFDMA系统类似；频谱利用率达到了90%；根据不同的传输速率需要，可以使用长、短两种保护间隔；1个675ms的传输间隔可以支持9个使用短保护间隔的OFDM符号，或者8个使用长保护间隔的OFDM符号；支持UTRALCR TDD系统的演进，传输带宽为1.6MHz。
　　可以粗略的估算一下该系统的容量。传输带宽为1.6MHz时，不同编码速率和调制方式下的系统容量表如表2所列。
　　按照3GPP长期演进计划的要求，系统应该拥有尽可能大的吞吐量和良好的性能。通过对该组帧结构参数的分析发现，系统容量还有很大的提高余地。为此，在下节中给出了一组新的帧结构参数。
3 新的TD－SCDMA长期演进系统的OFDM参数
　　从OFDM参数分析可知，当传输带宽固定时，要进一步提高系统容量，只有相应减小子载波间隔，增加子载波数；只要子载波间隔的长度满足信道环境的要求，仍然可以忽略多普勒频移的影响，而系统性能影响不大。因此，给出了一组新的OFDM参数，假设采样频率F=1.6MHz：
　　(1) 长保护间隔情况
　　当使用长保护间隔，循环前缀CP=40(25μs)；

　　表3是基于TDD系统的下行链路OFDM的新参数。从该表可以看到：符合目前UTRA(一)LCR(一)TDD系统的要求，传输带宽仍然为1.6MHz；根据不同的传输速率需要，也分为长、短保护间隔两种情况。而与前述方案不同的是：1个675ms的传输间隔可以支持4个使用短保护间隔的OFDM符号，或者3个使用长保护间隔的OFDM符号；子载波间隔减小（长保护间隔时△f=5kHz，短保护间隔时△f=6.25kHz）；频谱利用率更高。

　　笔者粗略估算一下该系统在不同编码速率和调制方式下的系统容量，由表4所列。
　　从表2和表4的比较中可以看到，使用新参数时较之现有参数时的系统容量有了明显提高（在相同调制方式和编码速率下，当分别使用长、短CP方案时，新参数的系统容量比现有参数的系统容量分别高出近18%和10%）。
4 仿真性能
　　最后，比较一下两组参数的仿真性能。信道模型采用3G系统环境的“case3”信道^[5]，其中速度120km/h，相对时延0、781ns、1563ns、2344ns，功率衰减为0、-3dB,-6dB、-9dB，最大多径时延约为4个抽样时间间隔，小于保护间隔的长度。系统信道编码采用1/2卷积编码，调制方式采用QPSK。信道估计采用理想信道估计。其他涉及的相关参数见文献^[5]。使用短CP和长CP时的系统性能仿真分别见图1和图2。