全球3大3G標準技術(shù)性比較分析

　　目前，中國的3G即將進入商用化應(yīng)用階段，對技術(shù)標準的取舍選擇也成為移動運營商要仔細考慮的問題，因此有必要對這三種主流技術(shù)標準進行比較分析。

　　本文作者通過介紹和對比分析3G的三大主流技術(shù)，預(yù)測和展望了各種技術(shù)在未來的應(yīng)用前景，提出了自己的觀點。
　　　
　　三種主流的3G技術(shù)標準--WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，在技術(shù)上各有千秋，從目前的情況來看，不會出現(xiàn)哪種標準“一統(tǒng)江湖”的局面，而至于誰能在3G時代占據(jù)更大的市場份額，關(guān)鍵是看哪個技術(shù)標準更符合市場需求和競爭的需要。
　　　
　　而需要注意的是，雖然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同屬3G的主流技術(shù)標準，但是仍然可以將其分為兩類：cdma2000、WCDMA并作一類，TD-SCDMA則和前兩者分開討論。之所以可以這樣做，是因為在技術(shù)上cdma2000和WCDMA是FDD的標準，而TD-SCDMA則是一個TDD標準。(徹底調(diào)查)
　　　
　　報告全文：
　　　
　　2000年5月，國際電聯(lián)(ITU)在土耳其召開全會，經(jīng)對IMT-2000無線接口技術(shù)標準的10個候選方案的頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)接口、QoS、技術(shù)復雜性、覆蓋率、靈活性和設(shè)備體積等諸多方面的全面評估，正式確認了五種標準，分別是MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CDMA和SC-TDMA、MC-TDMA，這是一個以CDMA技術(shù)為主體，兼顧TDMA技術(shù)，包含F(xiàn)DD和TDD兩種雙工方式的多元化體系標準。
　　　
　　從移動通信技術(shù)發(fā)展趨勢和可實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能分析，基于CDMA制式的3種標準被普遍看好，分別對應(yīng)cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA三種技術(shù)，它們被認為是3G的三大主流應(yīng)用技術(shù)標準。目前，中國的3G即將進入商用化應(yīng)用階段，對技術(shù)標準的取舍選擇也成為移動運營商要仔細考慮的問題，因此有必要對這三種主流技術(shù)標準進行比較分析，以期為我國3G標準的選擇提供有益的參考。
　　　
　　主流3G標準概要
　　　
　　1. cdma2000
　　　
　　cdma2000是從cdmaOne演進而來的第三代移動通信技術(shù)。事實上，cdma2000標準是一個體系結(jié)構(gòu)，稱為cdma2000 family，它同樣還包含一系列的子標準。其技術(shù)特點如下：
　　　
　　前反向同時采用導頻輔助相干解調(diào);在擴頻碼選擇采用相同M序列，通過不同的相位偏置區(qū)分不同的小區(qū)和用戶;射頻帶寬從1.25MHz到20MHz可調(diào);快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共連續(xù)導頻方式進行相干檢測，提高系統(tǒng)容量;在下行信道傳輸中，定義直擴和多載波傳輸兩種方式，碼片速率分別為3.6864Mcps和1.22Mcps，多載波方式能很好地兼容IS-95網(wǎng)絡(luò);支持F-QPCH，可延長手機待機時間;核心網(wǎng)絡(luò)給予ANSI-41網(wǎng)絡(luò)的演進，并保持與ANSI-41網(wǎng)絡(luò)的兼容性;支持軟切換和更軟切換;設(shè)計了兩類碼復用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個可變速率信道，補充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分組數(shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了ALOHA技術(shù)，改善傳輸性能;在同步方式上cdma2000與IS-95相同，基站間同步采用GPS方式。
　　　
　　cdma2000的發(fā)起者主要以美國和韓國為主的以IS-95 CDMA為標準的制造商和運營公司，cdma2000繼承了IS-95窄帶CDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點，網(wǎng)絡(luò)運營商同樣可以在窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)中更換或增加部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過渡到3G。
　　　
　　2. WCDMA
　　　
　　WCDMA的主要技術(shù)指標是：支持高速數(shù)據(jù)傳輸(慢速移動時384kb/s，室內(nèi)走動時2Mb/s)，異步BS，支持可變速傳輸，幀長10ms，碼片速率3.84Mb/s。其主要特點如下：
　　　
　　基站同步方式：支持異步和同步的基站運行方式，組網(wǎng)方便、靈活;調(diào)制方式：上行為BPSK，下行為QPSK;解調(diào)方式：導頻輔助的相干解調(diào);接入方式：DS-CDMA方式;三種編碼方式：在話音信道采用卷積碼(R=1/3，K=9)進行內(nèi)部編碼和Veterbi解碼，在數(shù)據(jù)信道采用ReedSolomon編碼，在控制信道采用卷積碼(R=1/2，K=9)進行內(nèi)部編碼和Veterbi解碼;適應(yīng)多種速率的傳輸，可靈活地提供多種業(yè)務(wù)，并根據(jù)不同的業(yè)務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)速率分配不同的資源，同時對多速率、多媒體的業(yè)務(wù)可通過改變擴頻比(對于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的業(yè)務(wù))和多碼并行傳送(對于高于128kb/s的業(yè)務(wù))的方式來實現(xiàn);上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統(tǒng)的多址干擾，提高了系統(tǒng)容量，同時也降低了傳輸?shù)墓β?核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性;BTS之間無需同步因BS可收發(fā)異步的PN碼，即BS可跟蹤對方發(fā)出的PN碼，同時MS也可用額外的PN碼進行捕獲與跟蹤，因此可獲得同步，來支持越區(qū)切換及宏分集，而在BTS之間無需進行同步;支持軟切換和更軟切換，切換方式包括三種，即：扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換。
　　　
　　WCDMA的發(fā)起者主要是歐洲和日本標準化組織和廠商，WCDMA繼承了第二代移動通信體制GSM標準化程度高和開放性好的特點，標準化進展順利，網(wǎng)絡(luò)運營商可以通過在GSM網(wǎng)絡(luò)上引入GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和新業(yè)務(wù)，培育數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)消費群體，逐步過渡到3G。
　　　
　　3. TD-SCDMA
　　
　　TD-SCDMA較前兩種技術(shù)標準略顯稚嫩，其主要技術(shù)特點如下：
　　　
　　信號帶寬為1.23MHz;碼片速率為1.28Mchip/s;采用智能天線技術(shù)，提高了頻譜效率;采用同步CDMA技術(shù)，降低上行用戶間的干擾和保持時隙寬度;接收機和發(fā)射機采用軟件無線電技術(shù);采用聯(lián)合檢測技術(shù)，降低多址干擾;多時隙，具有上下行不對稱信道分配能力，適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率;語音編碼：AMR與GSM兼容;核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進，并保持與它們的兼容性;基站間采用GPS或者網(wǎng)絡(luò)同步方式，降低基站間干擾。
　　　
　　TD-SCDMA目前主要是西門子公司和中國大唐集團在開發(fā)，較前兩個技術(shù)標準而言，對TD-SCDMA進行大力支持和結(jié)成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的企業(yè)還比較少。

　　三種主流標準的比較
　　　
　　雖然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同屬3G的主流技術(shù)標準，但是仍然可以將其分為兩類：cdma2000、WCDMA并作一類，TD-SCDMA則和前兩者分開討論。之所以可以這樣做，是因為在技術(shù)上cdma2000和WCDMA是FDD的標準，而TD-SCDMA則是一個TDD標準。
　　　
　　1. WCDMA與cdma2000
　　　
　　WCDMA和cdma2000都滿足IMT-2000提出的全部技術(shù)要求，包括支持高比特率多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。這兩種系統(tǒng)的無線傳輸技術(shù)均基于DS-CDMA作為多用戶接入技術(shù)，單就技術(shù)來說，WCDMA和cdma2000在技術(shù)先進性和發(fā)展成熟度上各具優(yōu)勢，但總體來看，WCDMA似乎更勝一籌，以下是WCDMA相對cdma2000的一些優(yōu)勢所在：
　　　
　　(1) WCDMA使用的帶寬和碼片速率(3.84Mcps)是cdma2000 1x演進家族的三倍以上，因而能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。此外，更高的碼片速率也改善了接收機解決多徑效應(yīng)的能力。
　　　
　　(2) WCDMA在小區(qū)站點同步方面的設(shè)計是使用異步基站，而cdma2000基站則通常通過GPS實現(xiàn)同步，這將造成室內(nèi)和城市小區(qū)(采用室內(nèi)天線)部署的困難。
　　　
　　(3)由于支持1xEV-DO的TDM接入系統(tǒng)采用共享時分復用下行鏈路，它具有固定時隙，因此cdma2000物理層兼容性較差。
　　　
　　(4) WCDMA較cdma2000能夠更加靈活地處理話音和數(shù)據(jù)混合業(yè)務(wù)。
　　　
　　(5) WCDMA進行功率控制的頻率幾乎是cdma2000的兩倍，達到每秒1500次(1.5kHz)，因而能保證更好的信號質(zhì)量，并支持更多的用戶。
　　　
　　(6) cdma2000的導頻信道大約需要下行鏈路總傳輸功率的20%，相比之下WCDMA只需要約10%，因而可以節(jié)省更多的公用信道的開銷。
　　　
　　(7)為支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)(如計費、安全、漫游等)也支持WCDMA業(yè)務(wù)，而為了完善新的數(shù)據(jù)/話音網(wǎng)絡(luò)，cdma2000 1x必須添加額外的網(wǎng)元或進行功能的升級。

　　(8)在混合話音和數(shù)據(jù)流量方面，WCDMA的系統(tǒng)性能比cdma2000也表現(xiàn)得更加出色。
　　　
　　因此，從技術(shù)的角度來講，WCDMA具備一定優(yōu)勢，各家電信企業(yè)也因此更加傾向于采用該標準。
　　　
　　另外，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和市場推廣上，WCDMA占據(jù)著更大的優(yōu)勢。由于全球移動系統(tǒng)有85%都在用的GSM系統(tǒng)，而GSM向3G過渡的最佳途徑就是歷經(jīng)GPRS演進到WCDMA，所以傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的絕對優(yōu)勢使cdma2000難以對WCDMA望其項背。
　　　
　　2. TD-SCDMA
　　　
　　TD-SCDMA與WCDMA和cdma2000相比，具有如下的特點和優(yōu)勢：
　　　
　　(1)頻譜利用率高：TD-SCDMA采用TDD方式和CDMA和TDMA的多址技術(shù)，在傳輸中很容易針對不同類型的業(yè)務(wù)設(shè)置上、下行鏈路轉(zhuǎn)換點，因而可以使總的頻譜效率更高。
　　　
　　(2)支持多種通信接口：TD-SCDMA同時滿足Iub、A、Gb、Iu、IuR多種接口要求，基站子系統(tǒng)既可作為2G和2.5G的GSM基站的擴容，又可作為3G網(wǎng)中的基站子系統(tǒng)，能同時兼顧現(xiàn)在的需求和未來長遠的發(fā)展。
　　　
　　(3)頻譜靈活性強：TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)頻譜靈活性強，僅需單一1.6M的頻帶就可提供速率達2M的3G業(yè)務(wù)需求，而且非常適合非對稱業(yè)務(wù)的傳輸。
　　　
　　(4)系統(tǒng)性能穩(wěn)定：TD-SCDMA收發(fā)在同一頻段上，上行鏈路和下行鏈路的無線環(huán)境一致性很好，更適合使用新興的"智能天線"技術(shù)；利用了CDMA和TDMA結(jié)合的多址方式，更利于聯(lián)合檢測技術(shù)的采用，這些技術(shù)都能減少了干擾，提高系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。
　　　
　　(5)與傳統(tǒng)系統(tǒng)兼容性好：TD-SCDMA支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu)，信令協(xié)議可以后向兼容，網(wǎng)絡(luò)不必引入新的呼叫模式，能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡。
　　　
　　(6)系統(tǒng)設(shè)備成本低:TD-SCDMA上下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于利用智能天線等新技術(shù)，這也可達到降低成本的目的;在無線基站方面，TD-SCDMA的設(shè)備成本也比較低。
　　　
　　(7)支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能:TD-SCDMA技術(shù)支持多載波直接擴頻系統(tǒng)，可以再利用現(xiàn)有的框架設(shè)備、小區(qū)規(guī)劃、操作系統(tǒng)、賬單系統(tǒng)等，在所有環(huán)境下支持對稱或不對稱的數(shù)據(jù)速率。
　　　
　　當然，與前兩種標準相比，尤其是與WCDMA比起來，TD-SCDMA也有“尚顯稚嫩”的地方。比如，在對CDMA技術(shù)的利用方面，TD-SCDMA因要與GSM的小區(qū)兼容，小區(qū)復用系數(shù)為3，降低了頻譜利用率。又因為TD-SCDMA頻帶寬度窄，不能充分利用多徑，降低了系統(tǒng)效率，實現(xiàn)軟切換和軟容量能力較困難。另外，TD-SCDMA系統(tǒng)要精確定時，小區(qū)間保持同步，對定時系統(tǒng)要求高。而WCDMA則不需要小區(qū)間同步，可適應(yīng)室內(nèi)、室外，甚至地鐵等不同的環(huán)境的應(yīng)用。另外，WCDMA對移動性的支持更加優(yōu)質(zhì)，適合宏蜂窩、蜂窩、微蜂窩組網(wǎng)，而TD-SCDMA只適合微蜂窩，對高速移動的支持也較差。尤其是在從GSM網(wǎng)向3G的過渡過程中，WCDMA的優(yōu)勢更加明顯。因此，從目前的情況來看，TD-SCDMA和WCDMA雖然各具優(yōu)勢，但WCDMA更應(yīng)成為3G過渡的主流標準。

　　結(jié)論性分析
　　　
　　三種主流的3G技術(shù)標準--WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，在技術(shù)上各有千秋，從目前的情況來看，不會出現(xiàn)哪種標準“一統(tǒng)江湖”的局面，而至于誰能在3G時代占據(jù)更大的市場份額，關(guān)鍵是看哪個技術(shù)標準更符合市場需求和競爭的需要。對于這個問題的分析，除了要從前文所述的各項技術(shù)特點以及廠家供貨環(huán)境、全球范圍內(nèi)廣泛采用的程度等入手外，還要結(jié)合各國國情、各運營商的具體情況以及市場競爭等因素進行考慮。
　　　
　　單就中國而言，由于我們是發(fā)展中國家，所以如何保護現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)投資并使其產(chǎn)生最大的效益是首先值得重視的問題。因此，在滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需要的同時，要充分利用已建的2G網(wǎng)絡(luò)，保護用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性，這就要求新建的3G網(wǎng)絡(luò)必須與第二代網(wǎng)絡(luò)有很好的后向兼容性。符合這些條件的3G標準，WCDMA應(yīng)是首選。
　　　
　　其次，中國之所以發(fā)展3G，一個迫切的需要是為了解決當前所面臨的頻譜資源日益短缺的問題；另外，由于我國人口眾多且經(jīng)濟發(fā)展不平衡，造成了業(yè)務(wù)分布的不均勻性，移動通信的主要用戶和業(yè)務(wù)大部分集中在中心城市和部分人口密集的地區(qū)，這就要求我們選擇的標準應(yīng)當是頻譜利用率較高的技術(shù)制式。在這一點上，TD-SCDMA的優(yōu)勢更明顯一些。
　　　
　　第三，對于中國的運營商來講，3G建設(shè)初期最主要的任務(wù)還是要完成大規(guī)模覆蓋，實現(xiàn)基本漫游，待基本業(yè)務(wù)和用戶群穩(wěn)定后，再進一步考慮網(wǎng)絡(luò)容量的增加，業(yè)務(wù)種類的豐富。WCDMA在大規(guī)模覆蓋上有自己的技術(shù)優(yōu)勢，將是初期的優(yōu)選。
　　　
　　第四，如果考慮競爭帶來的價格因素，則WCDMA的優(yōu)勢更突出。這是因為與其它技術(shù)標準相比，WCDMA在全球范圍內(nèi)已經(jīng)形成多廠家供貨的局面，這勢必帶來設(shè)備價格和產(chǎn)品質(zhì)量的競爭，在市場杠桿的調(diào)節(jié)下，設(shè)備和服務(wù)價格會不斷降低，質(zhì)量不斷提高，是非常有利于運營商降低建設(shè)投資的。
　　　
　　最后，出于對民族工業(yè)的支持，TD-SCDMA在中國一定要上。我國已經(jīng)在1G、2G時代落后于世界了，如果能夠基于自主產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA形成3G產(chǎn)業(yè)鏈，就可能帶動起中國的通信制造業(yè)、運營業(yè)等的快速發(fā)展，從而取得趕超世界先進的良機。
　　　
　　綜合如上的種種分析和考慮，我國對3G技術(shù)標準的選擇，以WCDMA和TD-SCDMA的結(jié)合為宜。利用WCDMA在大規(guī)模覆蓋、遠距離通信等領(lǐng)域的優(yōu)勢組建全國和國際網(wǎng)絡(luò)、快速實現(xiàn)無縫覆蓋，而在人口密集和手機上網(wǎng)需求密集的地區(qū)則可以選擇TD-SCDMA。當然，選擇這兩種標準也是由于在技術(shù)上FDD和TDD方式可以實現(xiàn)互補。
　　　
　　可以預(yù)見，在我國的3G發(fā)展中，WCDMA將以其自身的諸多優(yōu)勢在市場需求中占據(jù)大片江山。TD-SCDMA則會以獨有的技術(shù)特色和獨特身份，在3G市場上占有一席之地，但它可能更多的是作為WCDMA的有益補充，應(yīng)用在不對稱業(yè)務(wù)需求量比較大、用戶移動性又比較小的高密度地區(qū)。而cdma2000標準則可能只有2G時代即依托CDMA的中國聯(lián)通會采用了。