移动通信3G技术三个技术标准的比较

移动通信3G技术三项技术标准的比较2004年至2004年3月14日中国移动和中国联通在移动通信市场竞争激烈，竞争领域正从原语音业务向增值业务发展。 随着移动增值服务的发展，向3G(3rd Generation，第三代移动通信)进军是两大移动运营商的必然选择。 第三代移动通信系统的主要特征是与第二代系统相比，提供了更多的移动多媒体服务，其传输速率在高速移动环境中支持144kb/s，在低速移动环境中支持384kb/s，在静止状态中支持2Mb/s。 其设计目标是提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，在全球范围内实现无缝漫游，向用户提供包括语音、数据、多媒体等在内的许多业务，并且考虑与现有第二代系统的良好兼容性。目前国际电车接受的3G标准主要有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA种。 CDMA是第三代移动通信系统的技术基础，代码分多址(CDMA )的缩写。 第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA )模拟调制方案，系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰语音服务。 虽然第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA )数字调制方案、增强系统容量、采用独立信道传输信令来大大地改进系统性能，但是TDMA的系统容量仍然有限，切换性能还不完善。 CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径、通信质量好、软容量、软交换等特征显示了很大的发展潜力。一、PS被称为宽带CDMA，是基于GSM网开发的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，现在更融合。 该标准提出了GSM (2g ) gprsedgewcdma (3g )的进化策略。 GPRS是通用分组无线电服务的简称，EDGE是增强数据传输服务的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。 目前，中国移动正在采用该方案转变为3G，正在将现有的GSM网络升级为GPRS网络。2、CDMA2000CDMA2000是从窄带CDMA(CDMA IS95 )技术发展起来的宽带CDMA技术，由美国提出了该标准，该标准提出了从CDMA is95 (2g ) CDMA 20001 x-CDMA 20003 x (3g )的进化策略。 CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。 CDMA20003x和CDMA20001x之间的主要区别是使用多载波技术并通过使用三载波来增加带宽。 目前，中国联通采用该方案转移到3G，正在建立CDMA IS95网络。3、TD-SCDMA均被称为Time Division-Synchronous CDMA (时分同步CDMA )，是我国大唐电信公司提出的3G标准，该标准非常适合在不经过2.5代中间环节的情况下直接过渡到3G，GSM系统升级到3G。 但是现在大唐电信公司还没有发售基于这个标准的商用产品。三项技术标准的比较WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA属于宽带CDMA技术。 宽带CDMA进一步扩展标准CDMA概念，将信号在相对宽的频带中进行扩展，以减少由于多径和衰减而引起的传播问题，可以具有较大容量，针对不同的需求使用不同的带宽，具有强衰落耐受性和抗噪声能力，并支持多同步呼叫和数据传输虽然WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA可以在静态下提供2Mbit/s的数据传输率，但三种关键技术仍存在较大差异，性能也存在差异。1 .双重模式WCDMA和CDMA2000采用FDD (频分数字双工)模式，TD-SCDMA采用TDD (时分数字双工)模式。 FDD为使用将上行(发送)和下行(接收)的传输分离的两个对称频带的双工模式，需要一对频率，以频率区分上下，对称业务(语音等)可利用上下的频谱，但非对称分组交换数据业务(帧间TDD是在相同频带使用上行和下行的传输的双模，能够根据时间区分而切换上行、下行，物理层的时隙分为上行、下行两个，不需要一对频率，上行链路业务能够共享相同的信道，而不均匀分配。 TDD的频谱利用率高，而且成本低，但由于采用了多时隙的不连续传输方式，所以基站的发送峰值功率和平均功率之比高，基站的功率消耗大，基站的复盖半径小，同时对衰落和多普勒移位的耐受性差，便携电话高速WCDMA和CDMA2000支持移动终端以每小时500公里的速度进行正常通信，而TD-SCDMA只支持移动终端以每小时120公里的速度进行正常通信。 TD-SCDMA在高速公路和铁路等高速移动环境中处于劣势。2、芯片速率和载波带宽WCDMA(FDD-DS )采用直接序列扩展方案，其码片速率为3.84Mchip/s。 因为CDMA20001x和CDMA20003x的差异是载波数不同，所以CDMA20001x是单载波，芯片速率是1.2288Mchip/s，CDMA20003x是三载波，其芯片速率是1.22883=3.6 TD-SCDMA的芯片速率为1.28Mchip/s。 如果码片速率高，则可以有效地利用频率选择性分集和空间接收和发射分集，可以有效地解决多径问题和衰落问题，WCDMA在这方面是最具优势的。对于载波带宽，WCDMA采用直接序列扩频技术并且具有5MHz的载波带宽。 CDMA20001x采用1.25MHz的载波带宽，而CDMA20003x通过使用三个1.25MHz载波的合并来形成3.75MHz的载波带宽。 TD-SCDMA采用三种载波设计，每个载波具有1.6M的带宽。 载波带宽越高，支持的用户数越多，通信时发生网络拥塞的可能性越小。 在这方面，WCDMA有比较明显的优势。TD-SCDMA系统采用TDD双工模式，只需要占用单个1.6M带宽，就能够传输2Mbit/s的数据业务量。 为了使WCDMA和CDMA2000传输2Mbit/s的数据服务，对称带宽是必需的，并且因此，TD-SCDMA具有最高频率资源利用率。3 .智能天线技术智能天线技术是TD-SCDMA采用的关键技术，大唐电信申请了专利，但目前WCDMA和CDMA2000尚未采用该技术。 智能天线具有设置在基站现场的双向天线，从具有可编程电子相位关系的一组固定天线单元中获取方向性，并且同时获取基站与移动站之间的每个链路的方向性特性。 TD-SCDMA智能天线的效率根据上行链路和下行链路的无线路径的对称性(与无线环境和传输条件相同)来得到。 智能天线还能够减少小区之间和小区内的干扰。 这些特性可显着增加移动通信系统的频谱效率。4 .越区切换技术WCDMA和CDMA2000将在与新基站连接之后中断与原基站的连接，而不是首先中断与原基站的连接，在所述新基站移动或当前与蜂窝电话通信的基站上的业务繁忙时，该WCDMA和CDMA2000将首先中断与原基站的连接“软交换”相对于“硬交换”。 FDMA和TDMA系统都采用“硬切换”技术，在与原来的基站断开联系后，再与新的基站连接，容易引起呼叫断开。 软切换由于瞬时地同时连接两个基站，所以在信道资源上具有很大的占有率。 TD-SCDMA采用了越区“中继切换”技术，智能天线能够大致定位用户的方位和距离，基站和基站控制器基于用户的方位和距离信息，判断用户是否移动到了应切换到其他基站的邻接区域中继切换是改进的硬切换技术，其可以提高切换成功率，并且与软切换相比可以减少切换时相邻基站信道资源的占用时间。在切换过程中，两个基站之间的协调操作是必要的。 WCDMA不需要基站之间的同步，并且在两个基站之间的时序差报告中完成了软切换。 CDMA2000和TD-SCDMA需要基站之间的精确同步，因此必须通过诸如GPS (全球定位系统)的设备来定位蜂窝电话，并计算到两个基站的距离。 由于GPS依赖于卫星，因此CDMA2000和TD-SCDMA的网络布置受到一些限制，但是WCDMA网络在许多环境中更容易部署，并且可以在诸如地铁之类的GPS信号不能到达的地方设置基站，从而实现真正的无缝复盖并且GPS是美国的系统，如果把移动通信系统建立在GPS的可靠的工作上，就会受到美国的GPS政策的限制，有一定的风险。5 .与第二代系统的兼容性w-CDMA可从GSM网络转变，用于保留GSM核心网，但是，必须重建w-CDMA接入网，因此不能重用GSM基站。 CDMA20003x从CDMA IS95、CDMA20001x转移，可能保留现有的CDMA IS95设备。 TD-SCDMA系统的建设只要在现有的GSM网络中追加TD-SCDMA设备即可。 在三个技术标准中，WCDMA在升级过程中费用最高。移动运营商的3G战略目前，世界上已经发行了73个WCDMA运营许可证，发行了13个CDMA2000运营许可证。 中国的3G牌照还没有发行，中国移动、中国联通等运营商采用什么样的技术标准还没有确定。 最近，信息产业部规划了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA的使用频率，表明这三个标准在中国被采用。2G和3G之间产生了2.5G技术。 2.5G技术是突破了2G线路交换技术对数据传输速率的限制，引入分组交换技术，给数据传输速率带来质量突破的2G和3G之间的过渡技术。 目前，中国移动已经建立了2.5代GPRS网络，向WCDMA的方向发展。 中国联通在发展了GSM网络后，突然发展了CDMA IS95网络，朝着CDMA2000的方向发展。 虽然CDMA2000在升级过程中节省了投资，但由于中国联通从GSM网络转变为发展CDMA IS95网络，其网络成本的投入也相当大。 由于中国联通CDMA网络建设滞后，目前尚未建立2.5代CDMA20001x网络，在与中国移动2.5代业务竞争中处于劣势。 今年10月1日，中国移动正式推出基于2.5代网络的彩信服务(MMS、多媒体信息服务)。 该服务可以在手机邮件中载入语音、影像、影像等多媒体信息，利用GPRS网络达到约40khz/s的传输速度，揭开移动多媒体时代的序幕，彩屏和内置编码的数码相机等具有新功能的手机很快上市为了支持中国移动的彩信业务，广东联通最近开始了彩电业务，中国联通的CDMA IS95网络只能根据线路交换方式提供14.4Kbit/s的传输速度，在多媒体信息的发送上形成了瓶颈。 快速发展的2.5代CDMA20001x网络已成为中国联通的当务之急。中国拥有独立知识产权的TD-SCDMA能否在3G技术标准的霸权中夺取地位备受关注。 TD-SCDMA能够有效节省频谱资源，能够实现从GSM系统的廉价升级，但其通信质量比WCDMA和CDMA2000差。 最终，能否节约频谱资源和投资成本，只是政府和职业者们关心的问题，作为用户总是优先考虑通信质量。 在我国移动通信市场激烈竞争结构下，满足用户需求始终是运营商追求的目标，将来TD-SCDMA有可能应用于低端的3G市场。 目前，TD-SCDMA技术尚未被国外载体采用，今后只要中国采用这一标准，国际漫游将面临新的挑战。 大唐电信至今尚未推出基于TD-SCDMA技术的成熟产品，其研发进度落后于WCDMA和CDMA2000。 但是，前几天我们成立了“TD-SCDMA产业联盟”，大唐电信、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子、中国普天等8家企业构成了联盟的首要核心，以此技术为业务支持了强大的技术力量。 TD-SCDMA是我国移动通信领域的首要标准，它的出现是我国百年电信史上零的突破。 我们期待着TD-SCDMA的成熟。虽然第二代移动通信系统中GSM和CDMA IS95可以提供基本上令人满意的语音质量和通信稳定性，但是由于数据传输速率降低，第三代移动通信系统的最吸引人的地方是语音质量和通信稳定性的改进而不是语音质量和通信稳定性的改进，因此大大改进了数据传输速率但手机的主要用途毕竟是通话，而不是其他增值业务。 3G巨额投资能否产生利润，至今仍是未知数。 目前，2.5代业务发展状况可以为我们的3G战略提供一定的帮助。中国移动GPRS问世以来，相对成功的MMS业务是基于GPRS带宽的多媒体业务，但直接利用GPRS移动电话连接个人电脑的用户越来越少，其结果是对移动互联网的需求还很少。 当前，第2.5代GPRS或CDMA20001x已经能够提供约40khz/s的数据传输速率，并且基本上能够满足诸如语音、视频和短视频等多媒体信息传输带宽的要求。 移动互联网的主要用途是发送和接收对时间要求非常紧迫的公务(例如电子邮件)，而不是下载娱乐活动(例如视频)，使得当前带宽基本上令人满意。 GPRS或CDMA20001x的理论传输速率均为150kbit/s左右，今后随着2.5G网络的发展，其实际传输速率将接近该数值，可以为移动多媒体和移动互联网服务提供更强的支持。3G网络在移动电话静止时具有2Mbit/s的数据传输速率。 对于多媒体服务，3G优于2.5G是移动因特网中能够提供更多视频信息的当前有线宽