三大技術比較之完全版

1、評估方法按ITU的要求，參照通函和M.1225建議，對7個評估內(nèi)容分以下三個類型開展工作A3.1和A3.7，即頻譜效率和覆蓋效率進行詳細的鏈路級和系統(tǒng)級仿真。對信道編碼/糾錯編碼、天線系統(tǒng)、基站同步要求、切換、最高用戶比特速率、可變比特率、功率控制特性等進行重點評估。對其他內(nèi)容通過討論確定是否評估，并主要通過經(jīng)驗判斷、分析確定評估結(jié)果。1頻譜利用率解決廣泛使用(高密度、低頻率使用費)的關鍵通信距離/發(fā)射功率降低成本(設備成本與網(wǎng)絡建設費用)的關鍵設備價格 系統(tǒng)設備、終端設備與網(wǎng)絡建設費用應當不高于有線電話組網(wǎng)能力與現(xiàn)有PSTN的兼容性及與未來網(wǎng)絡的適應能力可能提供的業(yè)務話音、傳真、數(shù)據(jù)、增值業(yè)

2、務、移動性技術先進性 只有高技術才能解決上述問題移動通信的技術要求2頻譜利用率提高頻譜利用率的意義降低頻率使用費在有限頻譜資源下增加系統(tǒng)容量，滿足高密度用戶需要降低網(wǎng)絡建設工程費用(小區(qū)間距可以大一些)定義： 每小區(qū)內(nèi)單位頻帶能提供的信道數(shù)(ch/MHz/cell)典型無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率比較 接入方式 FDMA TDMA CDMA SCDMA (TACS) (GSM) (IS-95) 理論 1 15 20 100 試驗 1 3-7 10 50SCDMA 技術是目前具有最高頻譜利用率的技術3發(fā)射功率的考慮降低無線設備發(fā)射功率的意義對基站： 降低成本( 高功放及其電源是基站成本主要部分);

3、提高可靠性并便于維護對終端設備 降低功耗： 提高電池使用時間；減輕電磁輻射對人體影響 降低發(fā)射功率的限制：要達到一定通信距離電波傳播衰落接收機靈敏度信號的抗多徑及干擾的能力典型無線通信系統(tǒng)的每信道基站發(fā)射功率比較系統(tǒng) TACS GSM IS-95 SCDMA最大發(fā)射功率 30-50W 2-3W 1W 0.1W4核心網(wǎng)(CN)無線接入網(wǎng)(RAN) 2G 3G第三代移動通信示意圖 GSM PDCIS-41核心網(wǎng)(CDMA網(wǎng)絡)GSM核心網(wǎng)IS-95 CDMAcdma2000-1x、3x W-CDMA 無線接口后向兼容核心網(wǎng)絡后向兼容新的無線接口NNITD-SCDMA/TD-CDMAIP核心網(wǎng)全IP

4、網(wǎng)絡53G的三大主流技術標準比較63G的三大主流技術標準比較（續(xù)）73G的三大主流技術標準比較（續(xù)）83G的三大主流技術標準比較（續(xù)）9內(nèi)容Generations of Wireless System移動通信基本概念IMT-2000 要求主要標準IMT-2000 頻率分配從GSM向UMTS的演進IS95向第三代的過渡與cdma-2000技術TD-SCDMALAS-CDMA10WCDMA標準發(fā)展3GPP Rel993GPP Rel4 3GPP Rel5 功能凍結(jié)時間點2000/032001/032002/03GSM/GPRS核心網(wǎng)WCDMA FDD電路域IP話音承載電路域Call Server/

5、 MGWIP實時多媒體HSPDAWCDMA標準規(guī)劃清晰，制定嚴謹支持高速分組數(shù)據(jù)接入（HSDPA）技術，順應未來高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務的需求順應IP技術發(fā)展潮流，分階段引入IP，目標是實現(xiàn)全網(wǎng)的IP化，標準完善2001/06及以后發(fā)布的協(xié)議能夠保持前向兼容11cdma2000標準發(fā)展IS-95A規(guī)范完成時間點199519982000QCELP話音編碼9.6kbps115.2kbps 8碼道捆綁307.2kbps話音容量加倍cdma20001xEV-DO/DV 2002DO:高速數(shù)據(jù)業(yè)務DV:高速數(shù)據(jù)業(yè)務話音業(yè)務IS-95Bcdma20001x cdma2000-3x ?cdma2000標準發(fā)展存在不

6、確定因素支持1x EV技術，順應未來高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務的需求業(yè)界對cdma2000 1x EV-DO/DV的發(fā)展存在爭議在核心網(wǎng)標準和技術方面相對滯后12未來高速數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展分析WCDMA和cdma2000高速數(shù)據(jù)業(yè)務比較13接口開放性分析WCDMA規(guī)范制定嚴謹，組織嚴密3GPP規(guī)范規(guī)定，WCDMA所有接口都是開放的日本的DoCoMo的試驗網(wǎng)證明了Iub接口開放的可行性cdma2000標準的嚴謹性有待加強IS95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題Abis接口不開放，不同廠商的BTS和BSC不能互通14信令組網(wǎng)與漫游分析MCCMSIN/MINMNCIMSI（國際移動用戶識別）國內(nèi)移動

7、用戶識別WCDMA和cdma2000信令組網(wǎng)與漫游比較15在我國應用時，處理CDMA信令組網(wǎng)及漫游時應考慮的問題國內(nèi)CDMA信令網(wǎng)采用ITU 7號信令，需要由網(wǎng)絡設備完成MIN到IMSI的轉(zhuǎn)換和構(gòu)造分配給我國的MIN號段不連續(xù)，應重視網(wǎng)絡設備的號碼分析和路由配置可考慮應用IMSI來解決CDMA漫游問題需要升級現(xiàn)有CDMA網(wǎng)絡設備需要考慮向下兼容的問題網(wǎng)絡需要同時支持MIN和IMSI，對設備提出特殊的要求信令組網(wǎng)與漫游分析（續(xù)）16關鍵技術分析17關鍵技術分析 18關鍵技術分析19語音能力分析WCDMA與cdma20001x的語音能力相當語音業(yè)務容量(單位：Erlang/MHz/cell) WC

8、DMA仿真及測試數(shù)據(jù)來自華為2001年10月外場試驗，cdma2000測試數(shù)據(jù)來自華為2001年8月外場試驗 WCDMA與cdma2000語音編碼速率有所差別20數(shù)據(jù)能力分析數(shù)據(jù)業(yè)務容量(單位：Kbps/MHz/cell)WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務容量比cdma2000要大預置條件 WCDMA仿真及測試數(shù)據(jù)來自華為2001年10月外場試驗，cdma2000測試數(shù)據(jù)來自華為2001年8月外場試驗21無線覆蓋分析華為WCDMA、cdma2000在核心頻段靈敏度測試結(jié)果地點：上海外場，一般城區(qū) 時間：2001/12 車速：60km/s； 測試條件：雙極化天線、增益17.15dbi、掛高25米華為WCDMA覆

9、蓋性能測試結(jié)果WCDMA、cdma2000在核心頻段的無線覆蓋能力相當22對智能天線支持的分析智能天線是3G中最重要的增強技術之一 4天線多波束切換相對雙天線接收分集，系統(tǒng)容量約提高一倍、覆蓋面積提高50%采用智能天線技術建設移動網(wǎng)，每用戶成本可減少約27%WCDMA標準能夠更好的支持智能天線技術23TD-SCDMA技術的評估結(jié)果中國的TD-SCDMA提案完全符合并超出ITU的最低要求驗證了TD-SCDMA技術的優(yōu)勢，如:由于采用智能天線和同步CDMA技術，所以容量大成本低適合非對稱數(shù)據(jù)的傳輸頻段使用靈活24TD-SCDMA的標準化情況（續(xù)）1998年11月TG8/1倫敦會議明確TD-SCDM

10、A符合IMT-2000要求，適應于所有環(huán)境應用。1999年3月完成TD-SCDMA關鍵參數(shù)1999年4月成立中國無線通信標準研究組(CWTS)，組織國內(nèi)幾十個單位共同制定移動通信標準；1999年10月完成提交到ITU的TD-SCDMA無線接口技術規(guī)范；1999年11月TG8/1會議通過TD-CDMA作為RSPC建議CDMA TDD一個標準(5.3節(jié))2000年5月ITU-R RA-2000正式批準RKEY(M.1455)和RSPC建議(M.1457)25TD-SCDMA在3GPP的標準化中國在ITU一直倡導TDD的融合1999年初主辦多次TDD融合專題研討會，并開始向3GPP提交文稿；1999

11、年5月CWTS加入3GPP；1999年9月運營者融合組織(OHG)包括TD-SCDMA的兩種碼片速率的CDMA TDD方式；1999年10月TSG RAN接受接受一個TDD模式，兩個選項的概念，接受1.28Mcps碼片速率。TD-SCDMA正式開始在3GPP的標準化；26TD-SCDMA在3GPP的標準化(續(xù))1999年底基本接受保留兩個TDD優(yōu)勢，明確標準化計劃，即2000年6月完成技術報告計劃；R00完成標準化；3GPP在Release 4，即2001年3月完成低碼片速率(TD-SCDMA)的標準化工作；核心網(wǎng)分為基于GSM/GPRS(R99、R4)和全IP(R5)兩個階段。27TDD雙工

12、方式的優(yōu)點頻譜靈活性：不需要成對的頻譜。在2GHz以下已很難找到成對的頻譜上下行使用相同頻率，上下行鏈路的傳播特性相同，利于使用智能天線等新技術支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務：根據(jù)上下行業(yè)務量來自適應調(diào)整上下行時隙寬度FDD系統(tǒng)一建立通信就將分配到一對頻率以分別支持上下行業(yè)務。在不對稱業(yè)務中，一半頻率是浪費FDD系統(tǒng)也可以用不同寬度的頻段來支持不對稱業(yè)務，但：頻段相對固定，不可能靈活使用(例如下行頻段比上行頻段寬一倍)到底需要什么樣的不對稱性？成本低：無收發(fā)隔離的要求，可以使用單片IC來實現(xiàn)RF收發(fā)信機28TDD雙工方式的缺點 峰值/平均發(fā)射功率之比隨時隙數(shù)增加而增加 CDMA系統(tǒng)已要求較大的峰值/平均發(fā)

13、射功率之比 此比值隨時隙數(shù)增加而增加，例如TD-SCDMA可能再增加7dB；而UTRA-TDD則可能增加12dB 因CDMA要求線性工作，此最大發(fā)射功率不可能很大，故TDD系統(tǒng)的通信距離較小 通信距離(小區(qū)半徑)還受電波傳播的時延所限制，通常小區(qū)半徑為FDD系統(tǒng)的30%左右 不連續(xù)發(fā)射，抗拒快衰落和多普勒效應的能力低于FDD系統(tǒng)。在高速移動環(huán)境的性能較差，故目前TDD系統(tǒng)僅支持終端移動速度為120km/h。29TDD 和 FDD 在第三代移動通信中必要的兩種雙工方式 FDD 適合于大區(qū)制的全國系統(tǒng) 適合于對稱業(yè)務，如話音、交互式實時數(shù)據(jù)業(yè)務等 TDD 適合于高密度用戶地區(qū)：城市及近郊區(qū)的局部覆

14、蓋 適合于對稱及不對稱的數(shù)據(jù)業(yè)務，如話音、實時數(shù)據(jù)業(yè)務、特別是互聯(lián)網(wǎng)方式的業(yè)務 能提供成本低廉的設備 預計在3G中，使用移動衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋，使用FDD提供大區(qū)制對稱業(yè)務，在城市及近郊區(qū)使用TDD系統(tǒng)，用多模終端實現(xiàn)漫游30IMT2000的CDMA TDD標準概況 兩種CDMA TDD RTT： TD-SCDMA和UTRA TDD 兩種TDD方案的異同： 項目TD-SCDMAUTRA TDD 帶寬和碼片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps 幀結(jié)構(gòu)7時隙/5ms15時隙/10ms 智能天線使用難使用 同步CDMA1/8chip2chips 多用戶檢測使用使用 軟件無線電

15、全面使用部分使 切換接力切換硬切換 相同技術：信道編碼和交織、調(diào)制(QPSK)、DCA、TDX、ODMA等等 設計思想：全面滿足IMT2000要求室內(nèi)系統(tǒng)，作為FDD的補充31TD-SCDMA 的關鍵技術時分雙工. 適應于無線資源的自適應分配碼分多址. 允許同時多個用戶接入聯(lián)合檢測. 使同小區(qū)內(nèi)干擾減至最小動態(tài)信道分配. 從而減少小區(qū)間的干擾智能天線. 進一步降低小區(qū)間的干擾32時分雙工 (TD-SCDMA):上行頻段和下行頻段一樣 DUDDDDDD頻分雙工(FDD):上行頻段和下行頻段分開DDDDDDDUU上行D下行未用 資源:時分雙工的優(yōu)勢：可用于不成對頻段 無需成對的有雙工間隙的頻段通過

16、適配于用戶話務需要，頻譜效率得到了提高上行和下行使用同樣的載頻，因此無線傳播是對稱的最適用于智能天線技術的實現(xiàn) TDD(時分雙工技術)335ms 1上行時隙和6下行時隙 用于文件下載,internet瀏覽等(適用于下行數(shù)據(jù)流量大) 可達2Mbit/s傳輸速率5ms5ms 對稱結(jié)構(gòu) (適用于語音呼叫等) 6上行時隙/1下行時隙(文件上傳等)靈活分配上下行話務信道 Example:34 CDMA 特性多用戶同時接入同一無線信道基于用戶需要分配容量每一個 CDMA 用戶，同其他使用同樣的無線信道和時隙的用戶產(chǎn)生干擾(MAI= 多接入干擾)碼分多址技術(cdma)最多16個碼型1.6 MHz下行下行下

17、行下行上行每一個用戶通過臨時分配的CDMA碼來識別Timeslot下行下行35聯(lián)合檢測Joint Detection聯(lián)合檢測Joint Detection:所有信道的信號被同時解碼從復合信號中減去其他信道的信號來獲得每一個信道的信號聯(lián)合檢測可獲得小區(qū)內(nèi)干擾為零36一個特定的空中接口脈沖結(jié)構(gòu),允許通過接收器來估計無線信道 考慮到被估計的無線信道，所有信號同時被檢測避免多接入干擾相對擴大檢測動態(tài)范圍，因此不需要軟切換小區(qū)內(nèi)干擾最小化JD是怎樣工作的 ? 為什么 JD 這么重要 ?聯(lián)合檢測Joint Detection37 如果每時隙只有 1 個用戶信號, 聯(lián)合檢測 (JD) 不是有效的. 在同步C

18、DMA模式下,多個用戶共享每個時隙,聯(lián)合檢測是有效的. 通過聯(lián)合檢測的MAI計算矩陣, 去除多用戶干擾(MAI，由CDMA多個用戶信號引起的) 結(jié)論：通過去除MAI增加了CDMA的負載系數(shù)，JD增加了的CDMA 系統(tǒng)容量 ( 乘 3). 通過去除 MAI, 對多用戶信號檢測動態(tài)范圍達20 dB，無需快速功率控制.聯(lián)合檢測導致最優(yōu) TD-SCDMA 容量38聯(lián)合檢測圖示8碼道/時隙為例信道評估參數(shù): 直達信號和延遲信號的電平和時間等39動態(tài)信道分配 (DCA)每個小區(qū)的多個無線信道允許頻域信道動態(tài)分配1.6 MHz 的 TD-SCDMA 帶寬，同5 MHz 的帶寬相比，在同樣的頻譜范圍內(nèi)可以有三

19、倍以上的無線信道以下 3 種動態(tài)信道分配方法面減少小區(qū)間干擾，頻譜效率得到了優(yōu)化 頻域動態(tài)信道分配(FDMA)動態(tài)信道分配 (DCA)40動態(tài)信道分配 (DCA)7 個時隙減少了在一個 TD-SCDMA 載頻中每個時隙同時激活的用戶的數(shù)量每個載頻的多個時隙允許動態(tài)地將最小干擾的時隙分配給激活的用戶時域動態(tài)信道分配 (TDMA)通過使用適應性智能天線，可以基于每一個用戶實現(xiàn)方向性解耦 空域動態(tài)信道分配 (SDMA)動態(tài)信道分配 (DCA)41慢速 DCA: 根據(jù)測量結(jié)果對每個小區(qū)的信道分配質(zhì)量指示值Pi 許可控制: 允許使用信道的需要的SIR( 其質(zhì)量基于slow DCA)快速 DCA: 對UD

20、D 數(shù)據(jù)即時分配無線資源Code pooling: 當業(yè)務需要超過一個無線資源時, 在同一個時隙上使用多碼動態(tài)信道分配 (DCA)42信道分配或拒絕DCA 算法信道分配成本函數(shù)信道分配優(yōu)先級表更新函數(shù)優(yōu)先級表業(yè)務類型呼叫建立路徑損耗無線資源數(shù)量 (Bit rate)成功的呼叫小區(qū)內(nèi)切換 小區(qū)間切換掉話 drop out測量 (I, CIR, BER .)加權動態(tài)信道分配 (DCA)算法43上行同步通過精確調(diào)整移動臺 發(fā)射的時間提前量不同移動臺信號 同時到達基站保證擴頻碼間正交性提高聯(lián)合檢測性能UplinkDownlinkTimeDistance from BasestationNearFarT

21、iming AdvancePropagation Delay44智能天線(Smart Antenna)有智能天線 .能量只是指向有移動用戶活動的小區(qū)區(qū)域手機在整個小區(qū)被跟蹤沒有智能天線 .能量分布于整個小區(qū)在沒有移動用戶活動的區(qū)域，干擾不會下降智能天線的優(yōu)勢減少小區(qū)間干擾降低多徑干擾對每一個用戶，增強信噪比優(yōu)化鏈路預算增加容量和小區(qū)半徑45波束成型-智能天線在不同時間天線單元的脈沖形狀功率 天線的每個單元是全向的 波束成型是通過單天線單元的不同功率和脈沖形狀而形成的46智能天線有效性蜂窩TDD 復用情況下，減少小區(qū)間干擾: 智能天線的平均方向性 8 dB = 增長的 C/I 率.增長的 C/I

22、 關系等同于減少減少小區(qū)間干擾 (ICI) 8 dB. 沒有智能天線: 小區(qū)復用簇 c = 3 導致相對 C/I 8 dB. 有智能天線: 小區(qū)復用簇 c = 3 導致相對 C/I 16 dB. 智能天線增益: 通過減少小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的干擾，每個小區(qū)的容量增長了 2倍.47中國頻率資源分配:TD-SCDMAW-CDMA空中接口TDDFDD模式20 + 15 MHz60 MHz頻段1.6 MHz 5 MHz射頻帶寬可用性從 2003 開始 (目前: WLL) 1900192019802010202560 MHz60 MHz20 MHz 15 MHzFDD (上行)FDD (下行)TDDTDD 衛(wèi)

23、星空30MHz 21102170空188585 MHz15 MHz 現(xiàn)在任何頻譜都可用于 TD-SCDMA雙工間隔 190 MHz現(xiàn)在 1.6 MHz15 + 85 MHzTDD? TD-SCDMA ?無需使用成對的頻段48TD-SCDMA滿足各種場合無線覆蓋宏蜂窩覆蓋小區(qū)半徑: 350m至20Km 室外覆蓋郊外，鄉(xiāng)村等地域支持終端高速移動傳輸速率可達384 kbps微微蜂窩覆蓋小區(qū)半徑: 室內(nèi)室內(nèi)覆蓋低速移動 ( 10km/h)傳輸速率可達384 kbps微蜂窩覆蓋Dense urbanUrbanRural/Suburban49TD-SCDMA:適用于TDD頻段的3G技術TD-SCDMAIMT20