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1、WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMAWCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA技术比较技术比较裴皎裴皎华信邮电咨询设计研究院有限公司华信邮电咨询设计研究院有限公司20052005年年5 5月月主要主要3G3G标准简介标准简介关键技术对比关键技术对比基站能力对比基站能力对比 对未来高速数据的支持对未来高速数据的支持演进路线对比演进路线对比3G3G主要标准简介主要标准简介关键技术对比关键技术对比基站能力对比基站能力对比 对未来高速数据的支持对未来高速数据的支持演进路线对比演进路线对比第一部分第一部分全球全球3G3G标准标准3G3G的核心技术的核心技术CDMACDMA技术技术WCDMA
2、WCDMA发展历程发展历程CDMA2000CDMA2000发展历程发展历程199519992000200120022003+IS-95-Acdma20001X 1xEV Phase 1(1xEV-DO)cdma20003X MC1xEV Phase 2(1xEV-DV)？TD-SCDMATD-SCDMA发展历程发展历程3G3G频谱划分频谱划分国际电联对第三代移动通信系统IMT-2000划分了230MHz频率:上行18852025MHz下行21102200MHz上下行频带宽度不对称上行 130MHz下行 90MHz可使用双频FDD方式和单频TDD方式。3G3G频谱划分频谱划分我国我国3G3G频谱
3、占用情况频谱占用情况3G3G主要标准简介主要标准简介关键技术对比关键技术对比基站能力对比基站能力对比 对未来高速数据的支持对未来高速数据的支持演进路线对比演进路线对比第二部分第二部分3G3G主要标准的技术体制主要标准的技术体制GSM MAPANSI-41GSM MAP核心网TD-SCDMACDMA2000兼容IS95WCDMA空中接口1.6MHz1.25MHz5MHz信号带宽韩国2000日本2001预计试用期GSM窄带CDMAGSM继承基础中国美国、韩国欧洲、日本采用国家TD-SCDMACDMA20001X UMTS3G3G3G3G基本技术特征基本技术特征基本技术特征基本技术特征开环，闭环(最
4、高200Hz)，外环开环，闭环(最高800Hz)，外环开环，闭环(最高1500Hz)，外环功率控制自适应多速率可变速率 (based on voice activity)自适应多速率 (based on RF condition)语音编码硬切换或接力切换软切换，频间切换，与IS-95间的切换软切换，频间切换，与GSM间的切换切换QPSKQPSK(前向)，HPSK(后向)QPSK(前向)，双信道QPSK(后向)调制方式5ms子幀20ms等10ms幀长同步同步(需GPS)异步(不需GPS) or 同步基站同步方式1.28Mcps1.2288Mcps3.84Mcps码片速率TDDFDDFDD双工方式
5、TDMA+CDMA单载波宽带直接序列扩频cdma单载波宽带直接序列扩频cdma接入方式1.6MHz1.25MHz5MHz信道间隔TD-SCDMACdma20001X UMTS3G3G3G3G性能比较性能比较性能比较性能比较(有待验证)1x：153.6KbpsEV-DO：500Kbps目前最高384Kbps可支持的数据速率密集市区组网有待验证同UMTS适合各种蜂窝组网制式，适合城区、郊县和乡村应用场合尤其适合于非对称数据业务，如 Internet下载适合于对称业务，如语音，交互式实时数据业务，支持非对称业务适合于对称业务，如语音，交互式实时数据业务，支持非对称业务业务特征理论上限为30个用户 /
6、1 .6MHz /扇区(实际容量尚待验证)(极限容量）大约25个用户/1.25MHz/扇区(约为IS95系统容量的1.5倍)(50负载)约为40个用户/5MHz/扇区(50负载)容量(纯话音)每信道1.6MHz，上下行共用同一个频率尤其适合于上下行非对称的数据业务成对地使用上下行频率（每信道约为1.25MHz）成对地使用上下行频率（每信道约为5MHz）频率使用方式TD-SCDMACdma20001X UMTSWCDMAWCDMA基本内容基本内容WCDMAWCDMA网络系统结构网络系统结构WCDMAWCDMA主要技术特点主要技术特点双向采用快速闭环功率控制技术双向采用快速闭环功率控制技术双向采用
7、导频进行相干解调双向采用导频进行相干解调采用发射、接收分集技术采用发射、接收分集技术码片速率高（码片速率高（3.84Mcps3.84Mcps）采用编码增益高的信道编码技术采用编码增益高的信道编码技术采用采用BPSKBPSK和和QPSKQPSK调制解调技术调制解调技术基站之间不需基站之间不需GPSGPS同步同步多种切换技术多种切换技术WCDMAWCDMA主要技术特点主要技术特点多种速率传输多种速率传输支持高速数据传输支持高速数据传输先进的无线资源管理算法先进的无线资源管理算法WCDMAWCDMA技术优势技术优势更大的系统容量更大的系统容量更优的话音质量更优的话音质量更高的频谱效率更高的频谱效率更
8、快的数据速率更快的数据速率更强的抗衰落能力更强的抗衰落能力更好的抗多径性更好的抗多径性适应高达适应高达500km/h500km/h的移动速度的移动速度CDMA2000CDMA2000网络系统结构网络系统结构CDMA20001XCDMA20001X技术特点技术特点IS-95A/B是是cdma2000的子集的子集码片速率码片速率1.2288 Mcps扩频调制前向扩频调制前向QPSK 反向反向HPSK反向导频相干解调反向导频相干解调快速前向和反向功率控制快速前向和反向功率控制前向发射分集前向发射分集OTD STS信道编码增加信道编码增加Turbo码码可变帧长可变帧长5ms, 10ms, 20ms,
9、40ms, 80msCDMA20001XCDMA20001X技术特点技术特点支持支持F-QPCH(Quick Paging Channel)延长手延长手机待机时间机待机时间速率最大可达速率最大可达307.2kbps支持支持QoS协商协商支持多媒体业务支持多媒体业务支持支持8K/13K QCELP 8 kbps EVRC信道容量是信道容量是IS-95A/B的的2倍倍CDMA2000 1XCDMA2000 1X候选增强技术候选增强技术1X-EV-DO版本的最高速率为版本的最高速率为2.4Mbps的数据的数据业务。业务。目前目前3GPP2已经完成基于已经完成基于HDR的的1X-EV-DO版本，正在根
10、据摩托罗拉朗讯和版本，正在根据摩托罗拉朗讯和LAS-CDMA的提案技术讨论的提案技术讨论1X-EV-DV版本。版本。CDMA2000 3XCDMA2000 3X技术特点技术特点码片速率码片速率3*1.2288 3*1.2288 McpsMcps、接接入速率最大可达入速率最大可达2 2MbpsMbpsTD-SCDMATD-SCDMA网络系统结构网络系统结构TD-SCDMATD-SCDMA无线子帧（无线子帧（5ms5ms）结构）结构TD-SCDMATD-SCDMA技术特点技术特点TD-SCDMA的主要特点“3S”智能天线（Smart Antenna)同步CDMA（SynchronousCDMA)软
11、件无线电（Software Radio)智能天线+联合检测同步CDMA接力切换TD-SCDMATD-SCDMA与其它两种与其它两种3G3G技术比较优势技术比较优势有利于频谱的有效利用，不需要成对的频段，分配频段也比较简单。 而WCDMA、CDMA2000系统的FDD技术却需要成对的频段。 更适用于不对称的业务，因为上下行资源可以灵活分配，因此更适用于Internet 多媒体应用和文件传输业务。 而WCDMA 、CDMA2000系统此时只能是浪费一个上行频段。 TD-SCDMATD-SCDMA与其它两种与其它两种3G3G技术比较优势技术比较优势上下行链路的相关性，上下行工作于同一频率，因此对称的
12、电波传播特性使之便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的作用而WCDMA 、CDMA2000系统上下行不使用同一个频段因此不具备相关性。TDD设备成本较低，主要是由于信道是对应的，因此就可能简化接收机，无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现射频收发信机。TD-SCDMATD-SCDMA与其它两种与其它两种3G3G技术比较劣势技术比较劣势基站之间的同步：为了减小基站间的干扰，需要基站间的同步。TDD中的干扰是一个重要的问题，在通信系统中的同步非常重要，而TDD系统本身是一个同步系统，因此对同步的要求就很高。同时上下行同处于一个频段，又造成了干扰类型的增加。TD-SCDMA系统的覆
13、盖较WCDMA系统小。TD-SCDMATD-SCDMA与其它两种与其它两种3G3G技术比较劣势技术比较劣势移动速度问题，ITU-R要求的TDD支持的最高速率为120km/h， 而FDD系统的最高速率为500km/h。发射功率：TD-SCDMA有着TDMA的因素，导致脉冲功率干扰，需较大的瞬时发射功率。FDD则是在所有时隙上发射的不存在该问题。WCDMAWCDMA与与CDMA2000CDMA2000技术比较（一）技术比较（一）信道带宽 Chip速率WCDMA:5MHz/3.84Mcps多径分辨精度为cdma2000的3倍提高抗无线信道衰落能力与1.2288Mcps的码片速率相比高速移动时可以提高
14、约10% 的容量CDMA2000:1.25MHz/1.2288Mcps分离的多径比WCDMA要少，但频率规划和申请灵活实现同样的话音数据承载需要的射频部件约为WCDMA的三倍WCDMAWCDMA与与CDMA2000CDMA2000技术比较（二）技术比较（二）话音编解码WCDMA8种速率AMR语音系统负载轻时提供12.2Kbps语音网络负荷较重时动态改变AMR速率,最低可4.75Kbps, 以容纳更多的用户支持运营商动态调整网络容量和服务质量CDMA2000可变速率编码有8Kbps(EVRC)和13Kbps(QCELP)两种选择非网络动态选择目前多选用EVRCWCDMAWCDMA与与CDMA20
15、00CDMA2000技术比较（三）技术比较（三）功率控制 WCDMA:内环采用1500Hz快速功率控制抗衰落性能更好提供更优通信质量提高容量和覆盖范围CDMA2000:内环采用800Hz快速功率控制WCDMAWCDMA与与CDMA2000CDMA2000技术比较（四）技术比较（四）同步WCDMA:异步或同步（可选）不依赖GPS 方便基站组网异步方式时手机多耗电约13%CDMA2000:同步GPS简化了切换和小区搜索过程WCDMAWCDMA与与CDMA2000CDMA2000技术比较（五）技术比较（五）切换 WCDMA:软切换/更软切换/频间硬切换/GSM 系统间切换引入压缩模式异频或异系统测量
16、不中断连接降低系统的掉话率CDMA2000:软切换/更软切换/频间硬切换/IS-95的 系统间切换须先中断与原载频的通信，然后在新的载频上重新同步和测量语音质量不稳定，易出现掉话现象，基站需要增加额外的导频信标PilotBeacon WCDMAWCDMA与与CDMA2000CDMA2000技术比较（六）技术比较（六）发射分集技术 WCDMA:支持开环发射分集和闭环发射分 集方式信道环境适应能力强终端支持在低速移动下，闭环发射分集提供更高的分集增益，提高系统下行容量和覆盖能力CDMA2000:系统只提供开环发射分集终端现不支持WCDMAWCDMA与与CDMA2000CDMA2000技术比较（七）
17、技术比较（七）接口开放性分析接口开放性分析WCDMA:规范制定严谨组织严密3GPP规范规定WCDMA所有接口都是开放的日本的DoCoMo的试验网证明了Iub接口开放的可行性CDMA2000:标准的严谨性有待加强IS95厂家设备难以互通给运营商设备选型带来了较大问题Abis接口不开放不同厂商的BTS和BSC不能互通3G3G主要标准简介主要标准简介关键技术对比关键技术对比基站能力对比基站能力对比对未来高速数据的支持对未来高速数据的支持演进路线对比演进路线对比第三部分第三部分3G无线网络规划特点无线网络规划特点 无线覆盖、容量随如下参数动态变化 ；系统负载；系统内干扰和系统间干扰； 用户移动速度；数
18、据用户的实现速率； 软切换比例的可变性 ； 链路预算与容量规划相对与GSM有较多不确 定性。 各系统覆盖规划差别各系统覆盖规划差别-链路预算链路预算覆盖能力分析覆盖能力分析 主要进行上行链路预算、下行链路预算，结合无线电波传播模型，得到不同无线环境下的基站覆盖半径。链路预算：链路预算：通过对系统中前反向信号传播途径中各种影响因素进行考察，对系统的上、下行覆盖能力进行估计，获得链路所允许的最大传播损耗。各系统覆盖规划差别各系统覆盖规划差别-链路预算链路预算最大允许的空间损耗最大允许的空间损耗(dB)=移动台总的ERP(dBm)人体损耗(dB)+基站接收天线增益(dBi)基站馈线损耗总计(dB)+
19、软切换增益(dB)衰落余量(dB)干扰余量(dB)基站灵敏度(dBm) 功控余量(dB) 最大允许的路径损耗最大允许的路径损耗(dB)=最大允许的空间损耗(dB)建筑物或车体穿透损耗(dB) 各系统覆盖规划差别各系统覆盖规划差别-上行链路预算上行链路预算 主要系统参数差异各系统覆盖规划差别各系统覆盖规划差别-上行链路预算上行链路预算 主要性能指标差异（一）各系统覆盖规划差别各系统覆盖规划差别-上行链路预算上行链路预算 主要性能指标差异（二）各系统覆盖规划差别各系统覆盖规划差别-上行链路预算上行链路预算 上行链路预算结果上行链路预算(语音)密集 市区一般 市区郊区农村、 开阔地覆盖要求室内室内室
20、内室内(车内)基站小区配置三扇区三扇区三扇区三扇区WCDMA最大允许路径损耗以及其他制式的相对值 (dB)WCDMA话音12.2kbps121.13129.63135.93146.93CDMA2000 (2.1GHz/800MHz)话音9.6 kbps+3.21+3.21+3.21+3.21TD-SCDMA话音12.2 kbps+7.47+7.47+7.47+7.47GSM (900MHz)话音9.6 kbps-0.93-0.93-0.93-0.933G系统与GSM系统容量规划的差异3G系统一个自干扰系统，容量与覆盖、干扰之间密切相关。3G系统是一个多业务，多速率系统，不同业务对系统容量的占用
21、是动态分配（除CDMA20001X与DO之间）的过程，容量业务模型的建立极大的影响实际网络中的容量规划。 各系统容量规划差别各系统容量规划差别各系统容量规划各系统容量规划-单一业务静态容量预测单一业务静态容量预测WCDMA与CDMA2000的容量计算公式相同 1.上行链路负载因子 某一种速率的话音业务可写作： 某一种速率的数据业务可写作： 各系统容量规划WCDMA与CDMA2000的容量计算公式相同 2.下行链路负载因子 某一种速率的话音业务可写作： 某一种速率的数据业务可写作： 各系统容量规划TD-SCDMA容量计算公式 在TD-SCDMA系统中，由于采用了联合检测技术来抑制多用户干扰，负载
22、因子需要修正，如下： 即加入了上行联合检测多用户干扰消除因子 和采用智能天线为用户j带来的赋形增益 。各系统容量规划除TD-SCDMA系统中有修正因子 和 ，三种3G系统的容量规划参数差异有：Eb/No，扩频因子W，速率R。各系统容量能力比较1）CDMA2000占用1.25MHZ，每扇区（三扇区基站，50负载）可提供：25CH，17.5erlang（GOS取2，以下均同）。2）WCDMA占用5MHZ，每扇区（三扇区基站，50负载）可提供：40CH，31erlang。3）TD-SCDMA占用1.28MHZ，但因其为码道受限系统，即当语音用户达到满码道用户数8时，小区负载因子远小于1，故根据其满码
23、道计算极限容量：30个CH，22erlang。4）GSM每扇区（4/4/4模式）可提供：30个CH，22erlang。3G3G主要标准简介主要标准简介关键技术对比关键技术对比基站能力对比基站能力对比对未来高速数据的支持对未来高速数据的支持演进路线对比演进路线对比第五部分第五部分未来高速数据业务比较未来高速数据业务比较HSDPA：第二阶段可实现第二阶段可实现14.4M速率。各主流厂速率。各主流厂家均能够于家均能够于20062006年实现商用。年实现商用。 3G3G主要标准简介主要标准简介关键技术对比关键技术对比基站能力对比基站能力对比 演进路线对比演进路线对比第五部分第五部分WCDMAWCDMA
24、演进之路演进之路演进之路演进之路R99R99R99R99R5R5R5R5R4R4R4R4AccessAccess 软件升级软件升级软件升级软件升级HLRHLR 软件升级软件升级软件升级，加设软件升级，加设HSS HSS MSCMSC 软件升级，加设软件升级，加设 MGW MGW 不变不变SGSNSGSN软件升级软件升级软件升级软件升级GGSNGGSN软件升级软件升级软件升级软件升级, , 加设支持加设支持IPV6IPV6的功能的功能, , 可能是硬件可能是硬件WCDMAWCDMA版本版本版本版本目前有三个版本定义在3GPP TS 23.002中：R99、R4、R5R99网络结构设计中充分考虑了
25、2G/3G兼容性问题，因此网络中CS域和PS域是并列的。为支持3G业务，有些设备增添了相应的接口协议，并对原有的接口协议进行来了改选。R99、R4和和R5的区别的区别R99向R4、R5的发展就是向全IP的发展，目标是最终全部采用IP技术来承载网络侧和无线侧的信令和数据；三个版本中，PSPS域域特特有有设设备备主主体体没没有有变变化化，只有协议的升级和优化；CSCS域域设设备备则则有有些些变变化化；R4网络中，(G)MSC可被(G)MSC Server和MGW替代，新增了R-SGW，HLR也可被HSS替换，R5中如果有IM子系统，也可使用HSS替代HLR。CDMA2000演进之路演进之路CDMA2000标准发展存在不确定因素标准发展存在不确定因素支持1x EV技术顺应未来高速无线数据业务的需求在核心网标准和技术方面相对滞后199519992000200120022003+IS-95-Acdma20001X 1xEV Phase 1(1xEV-DO)cdma20003X MC1xEV Phase 2(1xEV-DV)？THANKS!
