1 WCDMA,CDMA2000,TD技术比较2005060892637.ppt

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 1995 1999 2000 2001 2002 2003 IS 95 A cdma20001X 1xEVPhase1 1xEV DO cdma20003XMC 1xEVPhase2 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 GSMMAP ANSI 41 GSMMAP 核心网 TD SCDMA CDMA2000兼容IS 95 WCDMA 空中接口 1 6MHz 1 25MHz 5MHz 信号带宽 韩国2000 日本2001 预计试用期 GSM 窄带CDMA GSM 继承基础 中国 美国 韩国 欧洲 日本 采用国家 TD SCDMA CDMA20001X UMTS 3G基本技术特征 3G性能比较 WCDMA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 CDMA20001X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 80ms CDMA20001X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2Mbps TD SCDMA网络系统结构 TD SCDMA无线子帧 5ms 结构 TD 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WCDMA8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EVRC WCDMA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PilotBeacon WCDMA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 3G系统与GSM系统容量规划的差异3G系统一个自干扰系统 容量与覆盖 干扰之间密切相关 3G系统是一个多业务 多速率系统 不同业务对系统容量的占用是动态分配 除CDMA20001X与DO之间 的过程 容量业务模型的建立极大的影响实际网络中的容量规划 各系统容量规划差别 各系统容量规划 单一业务静态容量预测WCDMA与CDMA2000的容量计算公式相同1 上行链路负载因子某一种速率的话音业务可写作 某一种速率的数据业务可写作 各系统容量规划WCDMA与CDMA2000的容量计算公式相同2 下行链路负载因子某一种速率的话音业务可写作 某一种速率的数据业务可写作 各系统容量规划TD SCDMA容量计算公式在TD SCDMA系统中 由于采用了联合检测技术来抑制多用户干扰 负载因子需要修正 如下 即加入了上行联合检测多用户干扰消除因子和采用智能天线为用户j带来的赋形增益 各系统容量规划除TD SCDMA系统中有修正因子和 三种3G系统的容量规划参数差异有 Eb No 扩频因子W 速率R 各系统容量能力比较1 CDMA2000占用1 25MHZ 每扇区 三扇区基站 50 负载 可提供 25CH 17 5erlang GOS取2 以下均同 2 WCDMA占用5MHZ 每扇区 三扇区基站 50 负载 可提供 40CH 31erlang 3 TD SCDMA占用1 28MHZ 但因其为码道受限系统 即当语音用户达到满码道用户数8时 小区负载因子远小于1 故根据其满码道计算极限容量 30个CH 22erlang 4 GSM每扇区 4 4 4模式 可提供 30个CH 22erlang 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 第五部分 未来高速数据业务比较 HSDPA 第二阶段可实现14 4M速率 各主流厂家均能够于2006年实现商用 3G主要标准简介关键技术对比基站能力对比演进路线对比 第五部分 WCDMA演进之路 R99 R5 R4 WCDMA版本 目前有三个版本定义在3GPPTS23 002中 R99 R4 R5R99网络结构设计中充分考虑了2G 3G兼容性问题 因此网络中CS域和PS域是并列的 为支持3G业务 有些设备增添了相应的接口协议 并对原有的接口协议进行来了改选 R99R4R5 R99 R4和R5的区别 R99向R4 R5的发展就是向全IP的发展 目标是最终全部采用IP技术来承载网络侧和无线侧的信令和数据 三个版本中 PS域特有设备主体没有变化 只有协议的升级和优化 CS域设备则有些变化 R4网络中