第三代移動通信主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較

邢燕霞 楊波



　　近幾年，全球移動通信迅速發(fā)展，發(fā)達(dá)國家的移動電話普及率已經(jīng)達(dá)到70％以上，有的地區(qū)甚至接近100％。在我國截止到2003年7月底，移動用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2.4億，且仍然具有良好的發(fā)展勢頭。由于頻率資源的緊張和對更多業(yè)務(wù)的需要，2G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足需要，3G是發(fā)展的必然趨勢。ITU針對3G規(guī)定了五種陸地?zé)o線技術(shù)，其中WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA是三種主流技術(shù)。



　　在三種技術(shù)中，WCDMA和cdma2000采用頻分雙工（FDD）方式，需要成對的頻率規(guī)劃。WCDMA即寬帶CDMA技術(shù)，其擴(kuò)頻碼速率為3.84Mchip/s，載波帶寬為5MHz，而cdma2000的擴(kuò)頻碼速率為1.2288Mchip/s，載波帶寬為1.25MHz；另外，WCDMA的基站間同步是可選的，而cdma2000的基站間同步是必需的，因此需要全球定位系統(tǒng)（GPS），以上兩點是WCDMA和cdma2000最主要的區(qū)別。除此以外，在其它關(guān)鍵技術(shù)方面，例如功率控制、軟切換、擴(kuò)頻碼以及所采用分集技術(shù)等都是基本相同的，只有很小的差別。



　　TD－SCDMA采用時分雙工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，擴(kuò)頻碼速率為1.28Mchip/s，載波帶寬為1.6MHz，其基站間必須同步，與其他兩種技術(shù)相比采用了智能天線、聯(lián)合檢測、上行同步及動態(tài)信道分配、接力切換等技術(shù)，具有頻譜使用靈活、頻譜利用率高等特點，適合非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。



　　在我國，2G運營商只有兩家，競爭還不充分，因此還將引入新的移動運營商，如果新移動運營商選擇建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)，就要考慮標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)性能、設(shè)備成熟性、漫游能力、業(yè)務(wù)提供能力以及知識產(chǎn)權(quán)等方面的因素，下面就這幾個方面對WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA進(jìn)行比較分析。



標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性



　　WCDMA標(biāo)準(zhǔn)由3GPP組織制訂，目前已經(jīng)有四個版本，即R99、R4、R5和R6，其中R99版本已經(jīng)穩(wěn)定，目前處于完善過程中。它的主要特點是無線接入網(wǎng)采用WCDMA技術(shù)，核心網(wǎng)分為電路域和分組域，分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并提出了開放業(yè)務(wù)接入（OSA）的概念，目前的設(shè)備多基于R99版本，最高下行速率可以達(dá)到384kbit/s。R4版本是向全分組化演進(jìn)的過渡版本，與R99比較其主要變化在電路域引入了軟交換的概念，將控制和承載分離，話音通過分組域傳遞，另外，R4中也提出了信令的分組化方案，包括基于ATM和IP的兩種可選形式。R5和R6是全分組化的網(wǎng)絡(luò)，在R5中提出了高速下行分組接入（HSDPA）的方案，可以使最高下行速率達(dá)到10Mbit/s，目前標(biāo)準(zhǔn)仍在制訂中。



　　cdma2000標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2組織制訂，版本包括Release0、ReleaseA、EV－DO和EV－DV，Release0的主要特點是沿用基于ANSI－41D的核心網(wǎng)，在無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)增加支持分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實體，此版本已經(jīng)穩(wěn)定。聯(lián)通即將開通的CDMA二期工程采用的就是這個版本，單載波最高上下行速率可以達(dá)到153.6kbit/s。ReleaseA是Re�瞝ease0的加強(qiáng)，單載波最高速率可以達(dá)到307.2kbit/s，并且支持話音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的并發(fā)。EV－DO采用單獨的載波支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以在1.25MHz標(biāo)準(zhǔn)載波中支持平均速率為600kbit/s、峰值速率為2.4Mbit/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，到EV－DV階段，可在一個1.25MHz的標(biāo)準(zhǔn)載波中，同時提供語音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)3.1Mbit/s。



　　TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也由3GPP組織制訂，目前采用的是中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)組織（ChinaWirelessTelecommunicationStandard，CWTS）制訂的TSM（TD－SCDMAoverGSM）標(biāo)準(zhǔn)，基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)其實就是在GSM網(wǎng)絡(luò)支持下的TD－SCDMA系統(tǒng)。TSM系統(tǒng)的核心思想就是在GSM的核心網(wǎng)上使用TD－SCDMA的基站設(shè)備，其A接口和Gb接口與GSM完全相同，只需對GSM的基站控制器進(jìn)行升級。一方面利用3G的頻譜來解決GSM系統(tǒng)容量不足，特別是在高密度用戶區(qū)容量不足的問題，另一方面可以為用戶提供初期最高達(dá)384kbit/s的各種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的TD－SCDMA系統(tǒng)對已有GSM網(wǎng)的運營商是一種很好的選擇。以后TD－SCDMA將融入3GPP的R4及后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中。



　　在標(biāo)準(zhǔn)的完整性方面，三種技術(shù)在無線接入技術(shù)方面都有完整的定義和提高速率的方案，在核心網(wǎng)技術(shù)方面，都有向分組化演進(jìn)的路線，但3GPP在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面的思路更清晰。在業(yè)務(wù)、網(wǎng)管、計費相關(guān)規(guī)范方面，3GPP的定義更嚴(yán)謹(jǐn)、更完善。



系統(tǒng)性能



　　系統(tǒng)性能主要表現(xiàn)為系統(tǒng)容量和覆蓋，對于蜂窩系統(tǒng)來說，單純從理論上計算單小區(qū)的容量是沒有實際意義的，只能作為參考，必須從蜂窩組網(wǎng)的情況來考察，一般系統(tǒng)容量可以通過系統(tǒng)仿真和實測來獲得，下面主要對這兩個方面進(jìn)行比較。



首先是容量。



　　在討論無線系統(tǒng)的容量時，不能脫離具體的業(yè)務(wù)和無線環(huán)境，因此在采用CDMA技術(shù)的系統(tǒng)中，空中接口的容量與業(yè)務(wù)的Eb/I0（比特能量與干擾功率密度之比）、增益處理、其它小區(qū)的干擾、基站發(fā)射功率和信道碼的數(shù)量均有關(guān)系，下面分別說明對于話音業(yè)務(wù)和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，三種技術(shù)的容量差別。



　　對于話音業(yè)務(wù)，由于三種系統(tǒng)載波帶寬不同，一般比較單位帶寬內(nèi)的平均容量。雖然不同公司在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時設(shè)定的條件不完全相同，但是WCDMA和cdma2000的結(jié)果相近，TD－SCDMA也沒有大的差別。對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量，一般用系統(tǒng)的單位帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐量來表示，3G引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使是對同一系統(tǒng)，不同的業(yè)務(wù)組合也會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)吞吐量。一般對數(shù)據(jù)吞吐量的比較都針對同一小區(qū)內(nèi)用戶均使用相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從仿真的結(jié)果看，對于中低速數(shù)據(jù)，WCDMA和cd�瞞a2000是基本相當(dāng)?shù)模�但是WCDMA在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上具有優(yōu)勢。TD－SCDMA由于其技術(shù)特點，在理論上具有較高的頻譜效率，適合提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但還需要得到更多試驗的驗證。



其次是覆蓋。



　　基站的覆蓋范圍主要由上下行鏈路的最大允許損耗和無線傳播環(huán)境決定。在工程上一般通過上下行鏈路預(yù)算，來估算基站的覆蓋范圍，在相同的頻帶內(nèi)，WCDMA和cdma2000的覆蓋基本相同。由于TD－SCDMA采用TDD方式，在覆蓋上要遜于采用FDD方式的其它兩種技術(shù)。



　　總之，WCDMA和cdma2000同為FDD的CDMA技術(shù)，技術(shù)上沒有本質(zhì)差別，許多仿真和現(xiàn)場試驗結(jié)果反映系統(tǒng)性能基本相當(dāng)。TD－SCDMA與其它兩種技術(shù)有較大差別，要做更多的仿真和試驗驗證其性能。



業(yè)務(wù)提供能力



　　目前業(yè)務(wù)的競爭已經(jīng)成為現(xiàn)有運營商的競爭焦點，對于新的移動運營商也不例外，只有能夠提供全方位的大眾業(yè)務(wù)和特色業(yè)務(wù)，才能更多地爭取用戶，提高競爭力。



　　3GPP和3GPP2都對業(yè)務(wù)分類和業(yè)務(wù)生成機(jī)制進(jìn)行了規(guī)范，在業(yè)務(wù)種類方面二者基本相同，包括基本話音業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)以及多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在業(yè)務(wù)生成機(jī)制方面，3GPP中定義了多種業(yè)務(wù)生成機(jī)制，例如基于網(wǎng)絡(luò)的OSA和用戶化應(yīng)用移動網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)邏輯（CustomisedApplicationforMobileNetworkEnhancedLogic，CAMEL）、移動執(zhí)行環(huán)境（MobileExecutionEnvi�瞨onment，MExE）和USAT（USIMApplicationToolkit，USIM應(yīng)用工具箱，其中USIM是UniversalSub�瞫criberIdentityModule通用用戶識別模塊）等。這些機(jī)制都著眼于能使運營商方便快速地提供業(yè)務(wù)，并本著業(yè)務(wù)的提供和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相分離的原則，使得業(yè)務(wù)可以由運營商以外的第三方提供，在業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)之間采用開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，業(yè)務(wù)的開發(fā)主要由IT開發(fā)人員來完成，運營商負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的運營和對眾多的業(yè)務(wù)提供商的組織和管理。3GPP2也提出了相應(yīng)的業(yè)務(wù)理念，在智能網(wǎng)方面有WIN規(guī)范，在開放業(yè)務(wù)體系方面，目前并無相關(guān)規(guī)范，打算采用3GPP的OSA概念。所以3GPP2在開放業(yè)務(wù)體系方面起步較晚，沒有3GPP完善。



　　總之，3GPP組織在業(yè)務(wù)規(guī)范上更完善，目前除了基于CAMEL的智能網(wǎng)業(yè)務(wù)以外，其他業(yè)務(wù)方式還未得到廣泛應(yīng)用，但它們?yōu)閷�來的業(yè)務(wù)開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。目前，高通公司推出的BREW（Bi�瞡aryRuntimeEnvironmentforWireless）業(yè)務(wù)是一種非標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)，它為無線業(yè)務(wù)提供了端到端的解決方案，包括向應(yīng)用開發(fā)者提供BREW軟件開發(fā)工具包，向設(shè)備制造商提供BREW應(yīng)用平臺，向運營商提供控制和管理BREW的分發(fā)系統(tǒng)，向最終用戶提供應(yīng)用下載能力，BREW目前主要應(yīng)用于cdma2000系統(tǒng)。



設(shè)備成熟度



　　設(shè)備成熟度是運營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)要考慮的一個重要因素，它關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性、可靠性。從目前的情況看，cdma2000是最成熟的，尤其在終端方面，商用終端種類達(dá)到一百多種（使用頻段在800MHz～1.9GHz），用戶可以有更多的選擇。cdma2000已經(jīng)在韓國、日本、美國、加拿大等國家運營，截止到2002年底用戶總數(shù)達(dá)到2700萬。WCDMA的R99版本的系統(tǒng)產(chǎn)品也基本成熟，終端仍是開展業(yè)務(wù)的瓶頸，目前商用終端種類只有十種左右（使用頻段為2GHz）。已經(jīng)開通的商用網(wǎng)絡(luò)主要是日本NTTDoCoMo和2002年底剛剛開通的J－phone的網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)在15萬左右。



　　目前，不論在系統(tǒng)還是終端方面，TD－SCDMA的產(chǎn)品成熟度都落后于WCDMA和cdma2000，尚無商用網(wǎng)絡(luò)開通，還缺少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測試的工具。在系統(tǒng)方面，預(yù)計2003年將先推出基于TSM的產(chǎn)品，基于3GPPR4核心網(wǎng)的產(chǎn)品尚在研發(fā)；在終端方面，有推出多模終端的計劃，但將先推出GSM/TD－SCDMA雙模終端，GSM/WCDMA/TD－SCDMA三模終端的推出時間將會更晚。



漫游能力



　　良好的全球漫游能力有利于與其他運營商的合作和吸引高端用戶，影響漫游能力的主要因素包括運營商的采用情況、使用頻段以及信令的互通性。從運營商的選擇看，雖然cdma2000的商用早于WCD�睲A和TD－SCDMA，而且應(yīng)用范圍也較廣，但是從全球主要運營商的選擇來看，80％的運營商選擇WCDMA技術(shù)，這就為WCDMA的漫游能力提供了良好的發(fā)展機(jī)會。



　　從使用的頻段看，cdma2000多采用帶內(nèi)演進(jìn)的方式實現(xiàn)，即多數(shù)運營商使用cdmaOne的800MHz頻段，WCDMA多采用ITU規(guī)定的2GHz頻段。在我國，信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)公布了3G的頻率規(guī)劃，可以看出，對于FDD和TDD方式都是首先啟用2GHz頻段。



　　從信令互通性看，在核心網(wǎng)方面，WCDMA基于GSM的移動應(yīng)用協(xié)議（MAP），用戶識別使用和GSM系統(tǒng)相同的IMSI（國際移動用戶識別），實踐證明具有良好的互通性。cdma2000采用基于cdmaOne的ANSI－41協(xié)議，用戶識別使用基于MIN的IMSI，雖然在技術(shù)上實現(xiàn)互通不成問題，但要對系統(tǒng)進(jìn)行升級，實踐證明這些都影響了漫游能力。TD－SCDMA目前還沒有商用網(wǎng)絡(luò)，其漫游將有賴于多模終端的出現(xiàn)。



知識產(chǎn)權(quán)的影響



　　由于知識產(chǎn)權(quán)對設(shè)備廠商的生產(chǎn)成本有一定影響，所以也會影響到運營商的建網(wǎng)成本。知識產(chǎn)權(quán)問題十分復(fù)雜，這里只作簡單分析。



　　WCDMA主要的專利技術(shù)分布在多個專利擁有者手中，其中最主要的由愛立信、諾基亞、高通、西門子、DoCoMo公司擁有，目前，以NTTDoCoMo、愛立信、諾基亞、西門子為首的WCDMA聯(lián)盟率先共同提出專利許可計劃，該計劃把WCDMA的累計專利費率控制在5％以下。



　　cdmaOne的絕大部分核心專利都由高通公司擁有，在cdma2000專利中，其它公司也聲稱擁有基本專利，其主要原因是在cd�瞞a20001x/EV－DO/EV－DV的標(biāo)準(zhǔn)中，其它公司的專利多了起來，雖然高通擁有的專利較多，但優(yōu)勢已經(jīng)在cdmaOne中減小。



　　TD－SCDMA技術(shù)由大唐電信提出，因此在這方面具有較多的基本專利，一般認(rèn)為TD－SCDMA的基本專利主要集中在大唐和西門子手中，高通也占一部分，這些專利多為核心專利，地位和作用都更為重要。但最近其它公司也聲稱擁有TD－SCDMA基本專利，其主要原因是大唐電信的專利主要集中在空中接口物理層面上，核心網(wǎng)技術(shù)的專利較少，其它公司聲稱的專利主要集中在核心網(wǎng)方面。與WCDMA和cdma2000相比，顯然國有企業(yè)擁有TD－SCDMA的知識產(chǎn)權(quán)更多，在專利談判中更有發(fā)言權(quán)，有利于降低設(shè)備成本。



　　知識產(chǎn)權(quán)費用的最終確定決定于談判的結(jié)果，這方面有賴于政府的協(xié)調(diào)和設(shè)備廠商及單純專利許可人（例如高通）的配合。



　　從以上分析可以看出，三種技術(shù)各有優(yōu)缺點，并沒有一個單一的完美方案。另外，以上分析都基于現(xiàn)階段的情況，有些因素會隨時間推移而改變，尤其是設(shè)備的成熟度問題，所以新運營商應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始的時間綜合考慮各種影響因素來選擇具體技術(shù)。




摘自　人民郵電報