WCDMA(初级)-3G制式技术分析指导书

1、3G制式对比分析制式对比分析课程目标课程目标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：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务更低

2、的运营成本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驱动需求驱

3、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3G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cdma2000技术体制技术体制-网络特点网络特点cdma2000 RTT技术特点技术特点cdma2000 1X技术特点技术特点lIS-

4、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 cdma2000 1X候选增强技术候选增强技术l高通提出的HDR，支持最高速率为2.4Mbps的数据业务l摩托罗拉和诺基亚公司联合提出的1X

5、TREMEl中国提出的LAS-CDMAl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cdma2000 3X技术特点技术特点01MHz2 MHz3 MHz4 MHz5 MHz01MHz2 MHz3 MHz4 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2Mbps2Mbpscdm

6、a2000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WCDMA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WCDM

7、A技术体制技术体制-网络特点网络特点WCDMA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：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：3.84McpsWCDMA技术优势技术优势n更大的系统容量n更优的话音质量

8、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TDSCDMA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2000TD-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

9、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。TD-SCDMA技术特点技术特点TD-SCDMA系统的优势系统的优势l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In

10、ternet，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。TD-SCDMA系统的劣势系统的劣势l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；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

11、。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。三种主要体制的比较三种主要体制的比较WCDMAWCDMAWCDMAWCDMAcdma2000cdma2000cdma2000cdma2000TD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMATD-SCDMA接收机结构接收机结构接收机结构接收机结构RAKERAK

12、ERAKERAKERAKERAKERAKERAKERAKERAKERAKERAKE闭环功率控制闭环功率控制闭环功率控制闭环功率控制支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持支持越区切换越区切换越区切换越区切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换软、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码片速率码片速率(Mcps)(Mcps)(Mcps)(Mcps)3.843.843.843.84N N* *1.22881.2288N N* *1.2

13、2881.22881.281.281.281.28发射分集方式发射分集方式发射分集方式发射分集方式TSTDTSTDTSTDTSTDSTTDSTTDSTTDSTTDFBTDFBTDFBTDFBTDOTDOTDOTDOTDSTSSTSSTSSTS无无无无同步方式同步方式同步方式同步方式异步异步异步异步同步同步同步同步同步同步核心网核心网核心网核心网GSM MAPGSM MAPGSM MAPGSM MAPANSI-41ANSI-41ANSI-41ANSI-41GSM MAPGSM MAPGSM MAPGSM MAP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

14、学习，大家可以更好地掌握各种3G制式。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关键技术分析关键技术分析WCDMAcdma2000信信 道道 带带 宽宽Chip速速率率 5MHz/3.84Mcpsn 多径分辨精度为cdma2000的3倍n 提高抗无线信道衰落能力n 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/1.2288Mcpsn 分离的多径比WCDMA要少，但频率规划和申请灵活n 实现同样的话音、数据承载，需要的射频部件约为WCDMA的三倍n 话音

15、编解码n 8种速率AMR语音n 系统负载轻时提供12.2Kbps语音n 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n 支持运营商动态调整网络容量和服务质量n 可变速率编码有8Kbps(EVRC)和13Kbps(QCELP)两种选择n 非网络动态选择n 目前多选用EVRCn 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（可选）n 不依赖GPS，方便基站组网n 异步方式时，手

16、机多耗电约13%同步同步（GPS）n 简化了切换和小区搜索过程WCDMAcdma2000切切换换软软切切换换/更更软软切切换换/频频间间硬硬切切换换/GSM系系统统间间切切换换n 引入压压缩缩模模式式，异频或异系统测量不中断连接n 降低系统的掉话率软软切切换换/更更软软切切换换/频频间间硬硬切切换换/IS-95的的系系统统间间切切换换n 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n 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）发发射射分分集集技技术术 支持开开环环发发射射分分集集（TSTD、STTD）和闭闭环环发发射射分分集集方式n 信道环

17、境适应能力强n 终端支持n 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 系统只提供开开环环发发射射分分集集（OTD，STS）n 终端现不支持关键技术分析关键技术分析WCDMA(12.2Kbps)预置条件预置条件仿真仿真测试测试cdma2000(8Kbps)户内户内19.618.517.4户外步行户外步行 3 公里公里/小时小时16.415.716.2车载车载 120 公里公里/小时小时1514.113.2WCDMA与与cdma20001x的语音能力相当的语音能力相当语音业务容量语音业务容量(单位：单位：Erlang/MHz/cell) WCDMA仿真及测试数据来自

18、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语音能力分析语音能力分析数据业务容量数据业务容量(单位：单位：Kbps/MHz/cell)WCDMA数据业务容量比数据业务容量比cdma2000要大要大预置条件WCDMAcdma2000预预设设条条件件384Kbps144 Kbps 64 Kbps153.6 Kbps户户内内451394351270户户外外步步行行 3 公公里里/小小时时451386343210车车载载 120 公公里里/小小时时350300279210 WCDMA仿真及测试数据来自华为2001

19、年10月外场试验，cdma2000测试数据来自华为2001年8月外场试验数据能力分析数据能力分析华为华为WCDMA、cdma2000在核心频段灵敏度测试结果在核心频段灵敏度测试结果WCDMAcdma2000协协议议测测试试协协议议测测试试基基站站接接收收灵灵敏敏度度（dBm）-121-125-119-127.5业务业务覆盖半径覆盖半径上、下行上、下行 144Kbps 数据业务数据业务5 公里公里上、下行上、下行 384 Kbps 数据业务数据业务3 公里公里12.2Kbps 语音业务语音业务10.5 公里公里地点：上海外场，一般城区 时间：2001/12 车速：60km/s； 测试条件：双极化

20、天线、增益17.15dbi、挂高25米华为华为WCDMA覆盖性能测试结果覆盖性能测试结果WCDMA、cdma2000在核心频段的无线覆盖能力相当在核心频段的无线覆盖能力相当无线覆盖分析无线覆盖分析智能天线是智能天线是3G中最重要的增强技术之一中最重要的增强技术之一l 4天线多波束切换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提高一倍、覆盖面积提高50%l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支持智能天线的关键技术WCDMAcdma2000多波束切换技术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自适应天线阵列技术标准中

21、定义专用导频专用导频，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标准能够更好的支持智能天线技术对智能天线支持的分析对智能天线支持的分析3GPP 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

22、/06及以后发布的协议能够保持前向兼容WCDMA标准发展标准发展IS-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

23、未来高速数据业务发展分析未来高速数据业务发展分析WCDMAcdma2000HSDPA1X EV-DO1X EV-DV标标准准化化时时间间2002/032001?网网络络建建设设要要求求平滑升级单独载频支持数据平滑升级最最高高数数据据速速率率10M2.4M2.4M终终端端复复杂杂程程度度较复杂需要两套 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WCDMA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

24、的严谨性有待加强lIS95厂家设备难以互通，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WCDMAcdma2000信令网信令网ITU 7 号信令网号信令网支持全球漫游北美北美 ANSI 7 号信令网号信令网需要建设网关解决互通问题移动用户标识移动用户标识IMSIn 全球范围内唯一标识一个移动用户n 支持全球漫游MINn 为 IMSI 的后 10 位，缺少国家号和移动网号n 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n 不能有效支持国际漫游MCCMSIN/MINMNCIMSI（国际移动用户识别）国内移动

25、用户识别WCDMA和和cdma2000信令组网与漫游比较信令组网与漫游比较信令组网与漫游分析信令组网与漫游分析在我国应用时，处理在我国应用时，处理CDMA信令组网及漫游时应考虑的问题信令组网及漫游时应考虑的问题国内CDMA信令网采用ITU 7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不能有效支持国际漫游信令组网与漫游分析（续）信令组网与漫游分析（续）本章小结本章小结l本章

26、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。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

27、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务发展趋势通信市场及业务发展趋势 频频率率资资源源 可可选选制制式式 3G核核心心频频段段 19201980/21102170MHz 上下行各60M WCDMA（广

28、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频频段段 剩余55MHz GSM 1800 18501900195020002050210021502200ITU1880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000IMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSPCSTDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800PCSFDDWLL196019201945中国中国cellular(1

29、)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WCDMA：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

30、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 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&T（美国）（美国）WCDMAOmnitel Vodafone（意大利）（意大利）WCDMAKDDI（日本）（日本）cdm