1 WCDMA,CDMA2000,TD技术比较2005060892637

WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA技术比较裴皎华信邮电咨询设计研究院有限公司2005年5月主要3G标准简介关键技术对比基站能力对比对未来高速数据的支持演进路线对比3G主要标准简介关键技术对比基站能力对比对未来高速数据的支持演进路线对比第一部分全球3G标准3G的核心技术－－CDMA技术WCDMA发展历程CDMA2000发展历程199519992000200120022003+IS-95-Acdma20001X1xEVPhase1(1xEV-DO)cdma20003XMC1xEVPhase2(1xEV-DV)？TD-SCDMA发展历程3G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1885－2025MHz–下行2110－2200MHz–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。3G频谱划分我国3G频谱占用情况3G主要标准简介关键技术对比基站能力对比对未来高速数据的支持演进路线对比第二部分3G主要标准的技术体制GSMMAPANSI-41GSMMAP核心网TD-SCDMACDMA2000兼容IS－95WCDMA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-SCDMACDMA20001XUMTS3G基本技术特征开环，闭环(最高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(basedonvoiceactivity)自适应多速率(basedonRFcondition)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-SCDMACdma20001XUMTS3G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/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-SCDMACdma20001XUMTSWCDMA基本内容WCDMA网络系统结构WCDMA主要技术特点双向采用快速闭环功率控制技术双向采用导频进行相干解调采用发射、接收分集技术码片速率高（3.84Mcps）采用编码增益高的信道编码技术采用BPSK和QPSK调制解调技术基站之间不需GPS同步多种切换技术WCDMA主要技术特点多种速率传输支持高速数据传输先进的无线资源管理算法WCDMA技术优势更大的系统容量更优的话音质量更高的频谱效率更快的数据速率更强的抗衰落能力更好的抗多径性适应高达500km/h的移动速度CDMA2000网络系统结构业务支持网络核心网电路域核心网分组域CDMA20001X无线部分PDSN/FABSCPCFHAIPAAAVLRMSC/SSPHLR/ACPSTN/ISDNSMCWAP网关BTSBSCBTSPCFBTSAN_AAACDMA2000HRPDAN部分MSATCDMA20001X技术特点IS-95A/B是cdma2000的子集码片速率1.2288Mcps扩频调制前向QPSK反向HPSK反向导频相干解调快速前向和反向功率控制前向发射分集OTDSTS信道编码增加Turbo码可变帧长5ms,10ms,20ms,40ms,80msCDMA20001X技术特点支持F-QPCH(QuickPagingChannel)延长手机待机时间速率最大可达307.2kbps支持QoS协商支持多媒体业务支持8K/13KQCELP8kbpsEVRC信道容量是IS-95A/B的2倍CDMA20001X候选增强技术1X-EV-DO版本的最高速率为2.4Mbps的数据业务。目前3GPP2已经完成基于HDR的1X-EV-DO版本，正在根据摩托罗拉朗讯和LAS-CDMA的提案技术讨论1X-EV-DV版本。CDMA20003X技术特点码片速率3*1.2288Mcps、接入速率最大可达2MbpsTD-SCDMA网络系统结构RNSRNCCNNodeBNodeBIuPSIurIubUEMSC/VLRSGSNGsGGSNGMSCGnHLR/AuCGrGcCDEGiPSTNIuCSUuGpGMSC/VLROMC-ROMC-S/G上层网管上层网管RNCTD-SCDMA无线子帧（5ms）结构UpPTS(160chips)Subframe5ms(6400chip)1.28McpsDwPTS(96chips)GP(96chips)SwitchingPointSwitchingPointTD-SCDMA技术特点TD-SCDMA的主要特点－“3S”智能天线（SmartAntenna)同步CDMA（SynchronousCDMA)软件无线电（SoftwareRadio)智能天线+联合检测同步CDMA接力切换TD-SCDMA与其它两种3G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-SCDMA与其它两种3G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-SCDMA与其它两种3G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系统的覆盖较WCDMA系统小。TD-SCDMA与其它两种3G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。WCDMA与CDMA2000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WCDMA与CDMA2000技术比较（二）话音编解码WCDMA8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EVRCWCDMA与CDMA2000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WCDMA与CDMA2000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WCDMA与CDMA2000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PilotBeaconWCDMA与CDMA2000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WCDMA与CDMA2000技术比较（七）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3G主要标准简介关键技术对比基站能力对比对未来高速数据的支持演进路线对比第三部分3G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--链路预算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：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--链路预算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)+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(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--上行链路预算主要系统参数差异各系统覆盖规划差别--上行链路预算主要性能指标差异（一）各系统覆盖规划差别--上行链路预算主要性能指标差异（二）各系统覆盖规划差别--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12.2kbps121.13129.63135.93146.93CDM