《WCDMA内部培训》03-3G制式技术分析比较

1、3G制式对比分析制式对比分析2课程目标课程目标l了解了解3G三种主要制式的各自特点三种主要制式的各自特点l从对比中看三种制式各自的优势从对比中看三种制式各自的优势l了解制式选择的关键因素了解制式选择的关键因素学习完本课程，您将能够：学习完本课程，您将能够：3课程内容课程内容T第一章第一章 3G各种制式分析各种制式分析第二章第二章WCDMA和和CDMA2000第三章制式选择关键因素第三章制式选择关键因素4不同时期，不同需求不同时期，不同需求早期需求当前需求新的需求保证语音质量大容量更大容量提供基本通话能力提供低速率数据更高的频谱利用率一定的保密性高速数据接入提高语音服务质量更高服务质量更安全的服

2、务更低的运营成本5早期业务早期业务当前业务当前业务新的业务新的业务更高质量语音用户用户业务单一高质量语音高速移动接入服务质量不高简单低速数据业务定位业务保密性差短消息多媒体,电子商务个性化服务运营成本更低运营商运营商运营成本高运营成本降低频谱利用率更高频谱利用率低频谱利用率提高多种业务业务单一少量增值业务提高服务质量提高市场竞争力不同需求，不同业务不同需求，不同业务6不同业务，不同技术不同业务，不同技术AMPSTACSNMT其它GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第一代 80年代模拟第二代 90年代数字第三代 IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动需求驱动需求

3、驱动需求驱动模拟技术数数字字技技术术语音业务宽带带业务TD-SCDMA3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案73G体制体制 WCDMA核心网络：基于MAP和GPRS无线传输技术： WCDMAFDD/TDD TD-SCDMA核心网络：基于MAP无线传输技术：TD-SCDMA cdma2000核心网络：基于ANSI 41和MIP无线传输技术：cdma2000CDMA技术是技术是3G的核心的核心3G的核心的核心-CDMA技术技术8cdma2000技术体制技术体制-网络特点网络特点9cdma2000 RTT技术特点技术特点10cdma2000 1X技术

4、特点技术特点lIS-95A/B是cdma2000的子集l码片速率1.2288 Mcpsl扩频调制：前向QPSK，反向HPSKl反向导频，相干解调l快速前向和反向功率控制l前向发射分集：OTD、STSl信道编码增加Turbo码l可变帧长，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80msl支持F-QPCH，延长手机待机时间l速率最大可达307.2kbpsl支持QoS协商l支持多媒体业务l支持8K/13K QCELP 8 kbps EVRCl信道容量是IS-95A/B的2倍 11cdma2000 3X技术特点技术特点01MHz2 MHz3 MHz4 MHz5 MHz01MHz2 MHz3 MH

5、z4 MHz5 MHz1.25 MHzForwardLinkReverseLink01MHz2 MHz01MHz2 MHz1.25 MHzForwardLinkReverseLink码片速率码片速率3 3* *1.2288 Mcps1.2288 Mcps，接入速率最大可达接入速率最大可达2Mbps2Mbps12cdma2000过渡过渡1 IS-95A/B载频cdma2000 1X载频cdma2000兼容兼容IS-95A/B。增加增加SCH以支持分组业务。以支持分组业务。可以通过增加可以通过增加cdma2000 1X BSC和和cdma2000 BTS的方式的方式平滑过渡。即业务可以平滑升级，但

6、设备需增加。平滑过渡。即业务可以平滑升级，但设备需增加。1 IS-95A/B载频+ 2 cdma2000 1X载频13WCDMA发展历程发展历程GSMGSM1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005GSM + GPRSGSM + GPRSWCDMAWCDMA演进与发展演进与发展14WCDMA技术体制技术体制-网络特点网络特点15WCDMA协议版本的演进协议版本的演进R4R5R99l继承2G（GSM和GPRS）所有的业务和功能l核心网分CS电路域和PS分组域l接 入 网 引 入 W C D M A UTRANl核心网和接入网之间的Iu接口基于ATMl继承WCD

7、MA R99所有的业务和功能l电路域结构的变化：控制和承载相分离，MSC可以用合一或SERVER、MGW分离结构实现l电路域引入分组话音，支持多种传输技术：TDM，ATM，IPl继承WCDMA R4所有的业务和功能l核心网增加IM（IP多媒体域）lRAN向IP方向发展l增强的IP QoS能力，支持端到端的IP多媒体业务200020012002规范完成时间16R99核心网络接口介绍核心网络接口介绍GSM /GPRS BSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTS UTRAN SS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNC

8、GBGGGSNGPRS骨干网Other PLMNAGbIu_CSIu_PSGiGpC/D/GsGr/Gs/Gd/GeGc17R4核心网络接口介绍核心网络接口介绍GSM /GPRS BSSBTSBSCNodeBRNCPCUUMTS UTRAN SS7SCPSMSSCEPSTNISDNInternet,IntranetHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS骨干网Other PLMNVMSC ServerGMSC ServerIP/ATM BackboneNcMcNb18R5核心网络接口介绍核心网络接口介绍19WCDMA基本内容基本内容调制方式：上行：调制方式：上行：QPSK；下行：；下行：

9、QPSK语音编码：语音编码：AMR信道编码：卷积码和信道编码：卷积码和Turbo码码解调方式：导频辅助的相干解调解调方式：导频辅助的相干解调发射分集方式：发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制基站同步方式：支持异步和同步的基站运行基站同步方式：支持异步和同步的基站运行信号带宽：信号带宽：5MHz；码片速率：；码片速率：3.84Mcps20WCDMA技术优势技术优势n更大的系统容量n更优的话音质量n更高的频谱效率n更快的数据速率n更强的抗衰落能力n更好的抗多径性n适应高达500km/h的移动速度21TDSCD

10、MA发展历程发展历程开始开始TD-SCDMATD-SCDMA方面的研究方面的研究TD-SCDMATD-SCDMA提案形成提案形成TD-SCDMATD-SCDMA在3GPP会议在3GPP会议上通过，作为上通过，作为3GPP的提案3GPP的提案之一之一199019981999TD-SCDMATD-SCDMA与WCDMA 与WCDMA TDD技术融TDD技术融合合200022TD-SCDMA技术体制技术体制-网络特点网络特点1、核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与GSM/GPRS网络的兼容性 4、UTRAN基于ATM技术，统一处理语音和分组业务，并向IP方向发展3、核心网络逻辑上分为电路

11、域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务 2、核心网络可基于TDM、ATM和IP技术，并向全IP的网络结构演进 5、MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制的移动性管理机制的核心TD-SCDMA技术体制将采用WCDMA制式的核心网络结构。23TD-SCDMA简介简介帧结构帧结构Radio frame10msMulti frame Sub-frame5msTS5TS4TS0TS2TS1GTS3TS6DwPTSUpPTSDataMidambleData675usgL1144chips24TD-SCDMA技术特点技术特点25TD-SCDMA系统的优势系统的优势l有利于频谱的有效利用，不需

12、要成对的频段，分配频段也比较简单，而WCDMA系统的FDD技术却需要成对的频段；l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系统此时只能是浪费一个上行频段；l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上下行不使用同一个频段，因此不具备相关性；lTDD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。26TD-SCDMA系统的劣势系统的劣势l基站之间的同步：为了

13、减小基站间的干扰，需要基站间的同步；lTDD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。lTD-SCDMA系统的覆盖较WCDMA系统小；l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；l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。27三种主流标准的比较三种主流标准的比较WCDMACDMA2000TD-SCDMA接收机结构接收机结构RA

14、KERAKERAKE闭环功控频率闭环功控频率1500800200越区切换越区切换软，硬切换软，硬切换软，硬切换软，硬切换接力切换接力切换解调方式解调方式相干解调相干解调相干解调相干解调相干解调相干解调码片速率（码片速率（Mcps）3.84N1.22881.28传输带宽（传输带宽（MHz）51.251.6发射分集发射分集TSTD,STTDFBTDOTDSTS无无同步方式同步方式异步异步同步同步同步同步核心网核心网GSM MAPANSI-41GSM-MAP28WCDMA和和GSM空中接口的主要区别空中接口的主要区别WCDMAGSM载波间隔载波间隔5MHz200KHz闭环功控频率闭环功控频率1500

15、2越区切换越区切换软，硬切换软，硬切换硬切换硬切换服务质量的控制服务质量的控制无线资源管理算法无线资源管理算法网络规划（频率规划）网络规划（频率规划）频率分集频率分集5 M H z 带 宽 使 其 可 以 使 用带 宽 使 其 可 以 使 用RAKE接收机进行多径分集接收机进行多径分集跳频跳频分组数据分组数据基于负荷的分组调度基于负荷的分组调度GPRS基于时隙的调度基于时隙的调度发射分集发射分集TSTD,STTD（开环发射分集）（开环发射分集）FBTD（闭环发射分集）（闭环发射分集）以提高下行链路的容量以提高下行链路的容量不支持不支持所使用的频带所使用的频带2000MHz900/1800/19

16、00MHz核心网核心网GSM MAPGSM MAP29本章小结本章小结l本章主要对3种3G制式体制的技术特点进行了对比和介绍。通过这些特点的学习，大家可以更好地掌握各种3G制式。30课程内容课程内容T第一章第一章 3G各种制式分析各种制式分析第二章第二章WCDMA和和CDMA2000第三章制式选择关键因素第三章制式选择关键因素31关键技术分析关键技术分析32关键技术分析关键技术分析WCDMAcdma2000功率控制功率控制内环采用1500Hz快速功率控制快速功率控制n 抗衰落性能更好，提供更优通信质量n 提高容量和覆盖范围内环采用800Hz快速功率控制快速功率控制同步同步异步异步或同步同步（可

17、选）n 不依赖GPS，方便基站组网n 异步方式时，手机多耗电约13%同步同步（GPS）n 简化了切换和小区搜索过程33关键技术分析关键技术分析343GPP Rel993GPP Rel4 3GPP Rel5 功能冻结功能冻结时间点时间点2000/032001/032002/03GSM/GPRS核心网WCDMA FDD电路域IP话音承载电路域Call Server/ MGWIP实时多媒体HSPDAWCDMA标准规划清晰，制定严谨标准规划清晰，制定严谨支持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

18、能够保持前向兼容WCDMA标准发展标准发展35IS-95A规范完成规范完成时间点时间点199519982000QCELP话音编码9.6kbps115.2kbps 8码道捆绑307.2kbps话音容量加倍cdma20001xEV-DO/DV 2002DO:高速数据业务DV:高速数据业务话音业务IS-95Bcdma20001x cdma2000-3x cdma2000标准发展存在不确定因素标准发展存在不确定因素支持1x EV技术，顺应未来高速无线数据业务的需求业界对cdma2000 1x EV-DO/DV的发展存在争议在核心网标准和技术方面相对滞后cdma2000标准发展标准发展36未来高速数据业

19、务发展分析未来高速数据业务发展分析WCDMAcdma2000HSDPA1X EV-DO1X EV-DV标准化时间标准化时间2002/032001?网络建设要求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最高数据速率10M2.4M2.4M终端复杂程度终端复杂程度较复杂需要两套 RF，成本较高较复杂WCDMA和和cdma2000高速数据业务比较高速数据业务比较37WCDMA规范制定严谨，组织严密规范制定严谨，组织严密l3GPP规范规定，WCDMA所有接口都是开放的l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标准的严谨性有待加强lIS95厂

20、家设备难以互通，给运营商设备选型带来了较大问题lAbis接口不开放，不同厂商的BTS和BSC不能互通接口开放性分析接口开放性分析38本章小结本章小结l本章主要从关键技术、业务能力、协议发展等方面对WCDMA和CDMA2000进行了对比和分析。通过对比，我们可以了解两种制式各自的优劣。39课程内容课程内容T第一章第一章 3G各种制式分析各种制式分析第二章第二章WCDMA和和CDMA2000第三章第三章 制式选择关键因素制式选择关键因素40全球全球GSM用户数约用户数约6.6亿亿户，约占全球移动用户的户，约占全球移动用户的68%全球全球CDMA用户数约用户数约1亿亿，占全球移动用户的占全球移动用户

21、的10%， 用户主要集中用户主要集中在北美和东亚地区在北美和东亚地区GSM在在2G移动市场获得成功的关键因素移动市场获得成功的关键因素 标准严谨、开放，全球漫游 众多厂家支持2亿2亿6.6亿6.6亿1亿1亿GSMGSMCDMACDMA其他其他GSMcdma其他其他6600066000100001000020000200000 01000010000200002000030000300004000040000500005000060000600007000070000GSMGSMCDMACDMA其他其他GSMGSMCDMACDMA其他其他注：数据摘自3GSM大会，2002年2月份发布通信市场及业

22、务发展趋势通信市场及业务发展趋势41 频率资源频率资源 可选制式可选制式 3G核心频段核心频段 19201980/21102170MHz 上下行各60M WCDMA（广泛支持） cdma2000（缺乏支持，需改频） 1880-1920 MHz 2000-2015 MHz 2300-2400 MHz TDD频率 共155 MHz TD-SCDMA 1800MHz频段频段 剩余55MHz GSM 1800 18501900195020002050210021502200ITU1880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000IMT 20002110 M

23、Hz2170 MHzMSSMSSPCSTDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800PCSFDDWLL196019201945中国中国cellular(1)cellular(2)cellular(2)1805 MHz1865 IMT2000、欧洲的频率划分和中国一致 北美的频率划分与中国的核心频段冲突中国频率资源情况中国频率资源情况42WCDMA：技术已经成熟，产品正步入商用化阶段：技术已经成熟，产品正步入商用化阶段日本NTT DoCoMo已实现商用商用系统设备和终端产品将从2002年下半年开始陆续规模面市WCDMA终端同cdma2000终端复杂度接近，成本主要取决于市场支持的广

24、度800M频段频段cdma2000系统系统韩国SKT已实现商用对于800MHz频段cdma2000，设备和终端厂家的支持丰富3G核心频段的核心频段的cdma2000系统系统在全球范围内，目前鲜有选择该频段制式的运营商频段搬移带来系统设计的改变：设备、终端配套的仪器仪表及终端厂家进展缓慢，影响到设备厂家研发进程3G技术成熟度技术成熟度43 WCDMA全球采用统一的频段，具有更强的漫游及全球业务拓展能力全球采用统一的频段，具有更强的漫游及全球业务拓展能力全球仅有两家运营商宣布选择核心频段全球仅有两家运营商宣布选择核心频段cdma2000，尚未商用，尚未商用China Mobile（中国）（中国）拥有拥有GSM网络网络NTT DoCoMo（日本）（日本）WCDMAVerizon（美国）（美国）cdma2000Italia Mobile（意大利）（意大利）WCDMA Cingular（美国）（美国）WCDMAD2 Vodafone（德国）（德国）WCDMAT-Mobil（德国）（德国）WCDMAChina Unicom（中国）（中国）拥有拥有CDMA、GSM网络网络AT&