【資料名稱】：3G三大技術標準之完全比較

【資料作者】：小剛

【資料日期】：2009-04-15

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

評估方法
按ITU的要求，參照通函和M.1225建議，對7個評估內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級仿真。
對信道編碼/糾錯編碼、天線系統、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。
對其他內容通過討論確定是否評估，并主要通過經驗判斷、分析確定評估結果。
移動通信的技術要求
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(設備成本與網絡建設費用)的關鍵
設備價格
系統設備、終端設備與網絡建設費用應當不高于有線電話
組網能力
與現有PSTN的兼容性及與未來網絡的適應能力
可能提供的業(yè)務
話音、傳真、數據、增值業(yè)務、移動性
技術先進性只有高技術才能解決上述問題
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容量，滿足高密度用戶需要
降低網絡建設工程費用(小區(qū)間距可以大一些)
定義： 每小區(qū)內單位頻帶能提供的信道數(ch/MHz/cell)
典型無線通信系統的頻譜利用率比較
接入方式FDMATDMACDMASCDMA
(TACS) (GSM) (IS-95)
理論 115 20 >100
試驗 13-710 50
SCDMA 技術是目前具有最高頻譜利用率的技術
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);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
典型無線通信系統的每信道基站發(fā)射功率比較
系統TACSGSMIS-95SCDMA
最大發(fā)射功率30-50W 2-3W1W 0.1W


3G的三大主流技術標準比較
3G的三大主流技術標準比較（續(xù)）
3G的三大主流技術標準比較（續(xù)）
3G的三大主流技術標準比較（續(xù)）
內容
WCDMA標準發(fā)展
cdma2000標準發(fā)展
未來高速數據業(yè)務發(fā)展分析
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


關鍵技術分析
關鍵技術分析
關鍵技術分析
語音能力分析
數據能力分析
無線覆蓋分析
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，每用戶成本可減少約27%
TD-SCDMA技術的評估結果
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
適合非對稱數據的傳輸
頻段使用靈活
TD-SCDMA的標準化情況（續(xù)）
1998年11月TG8/1倫敦會議明確TD-SCDMA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
1999年4月成立中國無線通信標準研究組(CWTS)，組織國內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)
TD-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；
TD-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；
核心網分為基于GSM/GPRS(R99、R4)和全IP(R5)兩個階段。
TDD雙工方式的優(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
支持不對稱數據業(yè)務：根據上下行業(yè)務量來自適應調整上下行時隙寬度
FDD系統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RF收發(fā)信機
TDD雙工方式的缺點
峰值/平均發(fā)射功率之比隨時隙數增加而增加
CDMA系統已要求較大的峰值/平均發(fā)射功率之比
此比值隨時隙數增加而增加，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。在高速移動環(huán)境的性能較差，故目前TDD系統僅支持終端移動速度為120km/h。
TDD 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
適合于對稱業(yè)務，如話音、交互式實時數據業(yè)務等
TDD
適合于高密度用戶地區(qū)：城市及近郊區(qū)的局部覆蓋
適合于對稱及不對稱的數據業(yè)務，如話音、實時數據業(yè)務、特別是互聯網方式的業(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，用多模終端實現漫游
IMT2000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/1.28Mcps5MHz/3.84Mcps
幀結構 7時隙/5ms 15時隙/10ms
智能天線 使用難使用
同步CDMA 1/8chip2chips
多用戶檢測使用使用
軟件無線電全面使用 部分使
切換 接力切換硬切換
相同技術：信道編碼和交織、調制(QPSK)、DCA、TDX、ODMA等等
設計思想：全面滿足IMT2000要求室內系統，作為FDD的補充
TD-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
聯合檢測
... 使同小區(qū)內干擾減至最小
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

TDD(時分雙工技術)
靈活分配上下行話務信道
碼分多址技術(cdma)
聯合檢測Joint Detection
聯合檢測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

聯合檢測可獲得小區(qū)內干擾為零


聯合檢測圖示



慢速 DCA: 根據測量結果對每個小區(qū)的信道分配質量指示值Pi

許可控制: 允許使用信道的需要的SIR( 其質量基于slow DCA)

快速 DCA: 對UDD 數據即時分配無線資源

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


上行同步
通過精確調整移動臺
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
提高聯合檢測性能
智能天線(Smart Antenna)
波束成型-智能天線
智能天線有效性

TD-SCDMA滿足各種場合無線覆蓋
TD-SCDMA:適用于TDD頻段的3G技術

TD-SCDMA的關鍵技術
智能天線+多用戶檢測
多時隙的TDMA＋DS_CDMA(幀結構)
同步CDMA
用軟件無線電技術實現
信道編碼和交織(和3GPP相同)
接力切換
預期達到的目標

高頻譜利用率
低設備成本
滿足IMT2000基本要求
TD-SCDMA技術基礎：智能天線
TD-SCDMA技術基礎：同 步CDMA
定義
上行鏈路各終端信號在基站解調器完全同步
優(yōu)點
CDMA碼道正交，
降低碼道間干擾，
提高CDMA容量
簡化硬件，降低成本
TD-SCDMA技術基礎：軟件無線電
用軟件處理基帶信號
硬件平臺高速（A/D）變換數字信號處理（DSP）
TD-SCDMA技術：接力切換
MS和BS0通信
BS0通知鄰近基站信息
基站類型、工作載頻、定時偏差、忙閑等等
MS搜索基站
BS或MS發(fā)起切換請求
系統決定切換執(zhí)行
MS同時接收來自兩個基站的相同信號
完成切換

TD-SCDMA在3GPP的進展
TD-SCDMA的技術特點和優(yōu)勢
特點：
TDD技術
基于智能天線；
采用軟件無線電技術；
采用1.6MHz載頻間隔；
優(yōu)點
頻段使用靈活；采用1.6MHz帶寬，在5MHz內可有三個載頻，系統應用靈活
適應于非對稱數據傳輸，適合無線Internet業(yè)務
頻譜效率高，容量大；
成本低；