3G的三大主流技术标准比较

WirelessTechnologyInnovationLabsWTI评估方法按ITU的要求，参照通函和M.1225建议，对7个评估内容分以下三个类型开展工作A3.1和A3.7，即频谱效率和覆盖效率进行详细的链路级和系统级仿真。对信道编码/纠错编码、天线系统、基站同步要求、切换、最高用户比特速率、可变比特率、功率控制特性等进行重点评估。对其他内容通过讨论确定是否评估，并主要通过经验判断、分析确定评估结果。WirelessTechnologyInnovationLabsWTI•频谱利用率•解决广泛使用(高密度、低频率使用费)的关键•通信距离/发射功率•降低成本(设备成本与网络建设费用)的关键•设备价格•系统设备、终端设备与网络建设费用应当不高于有线电话•组网能力•与现有PSTN的兼容性及与未来网络的适应能力•可能提供的业务•话音、传真、数据、增值业务、移动性•技术先进性只有高技术才能解决上述问题移动通信的技术要求WirelessTechnologyInnovationLabsWTI频谱利用率•提高频谱利用率的意义–降低频率使用费–在有限频谱资源下增加系统容量，满足高密度用户需要–降低网络建设工程费用(小区间距可以大一些)•定义：每小区内单位频带能提供的信道数(ch/MHz/cell)•典型无线通信系统的频谱利用率比较–接入方式FDMATDMACDMASCDMA–(TACS)(GSM)(IS-95)–理论11520100–试验13-71050•SCDMA技术是目前具有最高频谱利用率的技术WirelessTechnologyInnovationLabsWTI发射功率的考虑•降低无线设备发射功率的意义•对基站：降低成本(高功放及其电源是基站成本主要部分);提高可靠性并便于维护•对终端设备降低功耗：提高电池使用时间；减轻电磁辐射对人体影响•降低发射功率的限制：要达到一定通信距离•电波传播衰落•接收机灵敏度•信号的抗多径及干扰的能力•典型无线通信系统的每信道基站发射功率比较•系统TACSGSMIS-95SCDMA•最大发射功率30-50W2-3W1W0.1WWirelessTechnologyInnovationLabsWTI核心网(CN)无线接入网(RAN)2G3G第三代移动通信示意图GSMPDCIS-41核心网(CDMA网络)GSM核心网IS-95CDMAcdma2000-1x、3xW-CDMA无线接口后向兼容核心网络后向兼容新的无线接口NNITD-SCDMA/TD-CDMAIP核心网全IP网络WirelessTechnologyInnovationLabsWTI3G的三大主流技术标准比较WirelessTechnologyInnovationLabsWTI3G的三大主流技术标准比较（续）WirelessTechnologyInnovationLabsWTI3G的三大主流技术标准比较（续）WirelessTechnologyInnovationLabsWTI3G的三大主流技术标准比较（续）WirelessTechnologyInnovationLabsWTI内容•GenerationsofWirelessSystem•移动通信基本概念•IMT-2000要求•主要标准IMT-2000频率分配•从GSM向UMTS的演进•IS－95向第三代的过渡与cdma-2000技术•TD-SCDMA•LAS-CDMAWirelessTechnologyInnovationLabsWTIWCDMA标准发展3GPPRel993GPPRel43GPPRel5功能冻结时间点2000/032001/032002/03•GSM/GPRS核心网•WCDMAFDD•电路域IP话音承载•电路域CallServer/MGW•IP实时多媒体•HSPDAWCDMA标准规划清晰，制定严谨•支持高速分组数据接入（HSDPA）技术，顺应未来高速无线数据业务的需求•顺应IP技术发展潮流，分阶段引入IP，目标是实现全网的IP化，标准完善•2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容WirelessTechnologyInnovationLabsWTIcdma2000标准发展IS-95A规范完成时间点199519982000•QCELP话音编码•9.6kbps•115.2kbps•8码道捆绑•307.2kbps•话音容量加倍cdma20001xEV-DO/DV2002•DO:高速数据业务•DV:高速数据业务＋话音业务IS-95Bcdma20001xcdma2000-3x?cdma2000标准发展存在不确定因素•支持1xEV技术，顺应未来高速无线数据业务的需求•业界对cdma20001xEV-DO/DV的发展存在争议•在核心网标准和技术方面相对滞后WirelessTechnologyInnovationLabsWTI未来高速数据业务发展分析WCDMAcdma2000HSDPA1XEV-DO1XEV-DV标准化时间2002/032001?网络建设要求平滑升级单独载频支持数据平滑升级最高数据速率10M2.4M2.4M终端复杂程度简单需要两套RF，成本较高较复杂WCDMA和cdma2000高速数据业务比较WirelessTechnologyInnovationLabsWTI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WirelessTechnologyInnovationLabsWTIWCDMAcdma2000信令网ITU7号信令网支持全球漫游北美ANSI7号信令网需要建设网关解决互通问题移动用户标识IMSI全球范围内唯一标识一个移动用户支持全球漫游MIN为IMSI的后10位，缺少国家号和移动网号MIN大部分号码资源分配给北美，只有少量号码（IRM）用于国际分配不能有效支持国际漫游信令组网与漫游分析MCCMSIN/MINMNCIMSI（国际移动用户识别）国内移动用户识别WCDMA和cdma2000信令组网与漫游比较WirelessTechnologyInnovationLabsWTI在我国应用时，处理CDMA信令组网及漫游时应考虑的问题•国内CDMA信令网采用ITU7号信令，需要由网络设备完成MIN到IMSI的转换和构造•分配给我国的MIN号段不连续，应重视网络设备的号码分析和路由配置•可考虑应用IMSI来解决CDMA漫游问题•需要升级现有CDMA网络设备•需要考虑向下兼容的问题•网络需要同时支持MIN和IMSI，对设备提出特殊的要求信令组网与漫游分析（续）WirelessTechnologyInnovationLabsWTI关键技术分析WCDMAcdma2000信道带宽Chip速率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的三倍话音编解码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，最低可到4.75Kbps，以容纳更多的用户可变速率编码有8Kbps(EVRC)和13Kbps(QCELP)两种选择非网络动态选择目前多选用EVRCWirelessTechnologyInnovationLabsWTI关键技术分析WCDMAcdma2000功率控制内环采用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内环采用800Hz快速功率控制同步异步或同步（可选）不依赖GPS，方便基站组网异步方式时，手机多耗电约13%同步（GPS）简化了切换和小区搜索过程WirelessTechnologyInnovationLabsWTI关键技术分析WCDMAcdma2000切换软切换/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降低系统的掉话率软切换/更软切换/频间硬切换/IS-95的系统间切换必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硬切换时易出现掉话现象，基站需要增加额外的导频信标（PilotBeacon）发射分集技术支持开环发射分集（TSTD、STTD）和闭环发射分集方式正常情况下提高5dB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系统只提供开环发射分集（OTD，STS）终端现不支持WirelessTechnologyInnovationLabsWTIWCDMA(12.2Kbps)预置条件仿真测试cdma2000(8Kbps)户内19.618.517.4户外步行3公里/小时16.415.716.2车载120公里/小时1514.113.2语音能力分析WCDMA与cdma20001x的语音能力相当语音业务容量(单位：Erlang/MHz/cell)•WCDMA仿真及测试数据来自华为2001年10月外场试验，cdma2000测试数据来自华为2001年8月外场试验•WCDMA与cdma2000语音编码速率有所差别WirelessTechnologyInnovationLabsWTI数据能力分析数据业务容量(单位：Kbps/MHz/cell)WCDMA数据业务容量比cdma2000要大预置条件WCDMAcdma2000预设条件384Kbps144Kbps64Kbps153.6Kbps户内451394351270户外步行3公里/小时451386343210车载120公里/小时350300279210•WCDMA仿真及测试数据来自华为2001年10月外场试验，cdma2000测试数据来自华为2001年8月外场试验WirelessTechnologyInnovationLabsWTI无线覆盖分析华为WCDMA、cdma2000在核心频段灵敏度测试结果WCDMAcdma2000协议测试协议测试基站接收灵敏度（dBm）-121-125-119-127.5业务覆盖半径上、下行144Kbps数据业务5公里上、下行384Kbps数据业务3公里12.2Kbps语音业务10.5公里地点：上海外场，一般城区时间：2001/12车速：60km/s；测试条件：双极化天线、增益17.15dbi、挂高25米华为WCDMA覆盖性能测试结果WCDMA、cdma2000在核心频段的无线覆盖能力相当WirelessTechnologyInnovationLabsWTI对智能天线支持的分析智能天线是3G中最重要的增强技术之一•4天线多波束切换相对双天线接收分集，系统容量约提高一倍、覆盖面积提高50%•采用智能天线技术建设移动网，每用户成本可减少约27%支持智能天线的关键技术WCDMAcdma2000多波束切换技术在整个覆盖区域内实现在局部热点区域内实现自适应天线阵列技术标准中定义专用导频，实现容易未定义下行专用导频，实现困难WCDMA标准能够更好的支持智能天线技术WirelessTechnologyInnovationLabsWTITD-SCDMA技术的评估结果•中国的TD-SCDMA提案完全符合并超出ITU的最低要求•验证了TD-SCDMA技术的优势，如:–由于采用智能天线和同步CDMA技术，所以容量大–成本低–适合非对称数据的传输–频段使用灵活WirelessTechnologyInnovationLabsWTITD-SCDMA的标准化情况（续）•1998年11月TG8/1伦敦会议明确TD-SCDMA符合IMT-2000要求，适应于所有环境应用。•1999年3月完成TD-SCDMA关键参数•1999年4月成立中国无线