3G標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

第三代移動(dòng)通信采用碼分多址技術(shù)，現(xiàn)已基本形成了三大主流技術(shù)，包括有：W-CDMA.CDMA-2000和TD-SCDMA。這三種技術(shù)都屬于寬帶CDMA技術(shù)，都能在靜止?fàn)顟B(tài)下提供2Mbius的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這三種技術(shù)在工作模式、區(qū)城切換等方面又有各自不同的特點(diǎn)。 [3] W-CDMA，全稱為Wideband CDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進(jìn)一步融合。

WCDMA的支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。該標(biāo)準(zhǔn)提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進(jìn)策略。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡。預(yù)計(jì)在GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲，對(duì)這套新技術(shù)的接受度會(huì)相當(dāng)高。因此WCDMA具有先天的市場優(yōu)勢(shì)。WCDMA已是當(dāng)前世界上采用的國家及地區(qū)最廣泛的，終端種類最豐富的一種3G標(biāo)準(zhǔn)，占據(jù)全球80%以上市場份額。CDMA-2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，也稱為CDMA Multi-Carrier，它是由美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。這套系統(tǒng)是從窄頻CDMAOne數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G，建設(shè)成本低廉。但使用CDMA的地區(qū)只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不過CDMA2000的研發(fā)技術(shù)卻是目前各標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)度最快的，許多3G手機(jī)已經(jīng)率先面世。該標(biāo)準(zhǔn)提出了從CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進(jìn)策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動(dòng)通信技術(shù)。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區(qū)別在于應(yīng)用了多路載波技術(shù)，通過采用三載波使帶寬提高。中國電信正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMAIS95網(wǎng)絡(luò)。TD-SCDMA全稱為Time Division-Synchronous CDMA(時(shí)分同步CDMA)，該標(biāo)準(zhǔn)是由中國獨(dú)自制定的3G標(biāo)準(zhǔn)，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院(大唐電信)向ITU提出，但技術(shù)發(fā)明始于西門子公司，TD-SCDMA具有輻射低的特點(diǎn)，被譽(yù)為綠色3G。該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。另外，由于中國內(nèi)地龐大的市場，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級(jí)。軍用通信網(wǎng)也是TD-SCDMA的核心任務(wù)。相對(duì)于另兩個(gè)主要3G標(biāo)準(zhǔn)CDMA2000和WCDMA它的起步較晚，技術(shù)不夠成熟。

工作模式W-CDMA能夠工作在FDD和TDD兩種方式下，和GSM系統(tǒng)使用同一時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)CDMA與GSM系統(tǒng)手機(jī)的雙模工作，是一種兼容的系統(tǒng)。FDD是使用分離的兩個(gè)對(duì)稱頻帶實(shí)現(xiàn)上行和下行傳輸?shù)碾p工模式。它需要成對(duì)的頻率通過頻率來區(qū)分上、下行。W-CDMA能夠支持移動(dòng)終端在時(shí)速500公里左右時(shí)的正常通信。在TDD方式中，W-CDMA的擴(kuò)頻增益不變，可使用多碼傳輸，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。它的最大特點(diǎn)是具有上行鏈路多用戶檢測(cè)技術(shù)，多用戶檢測(cè)技術(shù)可通過測(cè)量各用戶擴(kuò)頻碼之間的非正交性，用矩陣求逆法或迭代法來消除多用戶間的相互干擾。而CDMA-2000只支持FDD工作模式。 [3] TD-SCDMA是我國提出的IMT-2000系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，采用TDD模式。TDD是將上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時(shí)間來區(qū)分上.下行并進(jìn)行切換，物理層的時(shí)隙被分為上、下行兩部分，不需要成對(duì)的頻率，上下行鏈路業(yè)務(wù)共享同一信道，可以不平均分配，特別適用于非對(duì)稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。TDD的頻譜利用率高而且成本低廉，但由于采用多時(shí)隙的不連續(xù)傳輸方式，基站發(fā)射峰值功率與平均功率的比值較高，造成基站功耗較大，基站覆蓋半徑較小，同時(shí)也造成抗衰落和抗多普勒頻移的性能較差，當(dāng)手機(jī)處于高速移動(dòng)的狀態(tài)下通信能力較差。TD-SCDMA只能支持移動(dòng)終端在時(shí)速120公里左右時(shí)的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及鐵路等高速移動(dòng)的環(huán)境中處于劣勢(shì)。 [3]

區(qū)域切換W-CDMA在扇區(qū)間及小區(qū)間采用了 “軟切換”技術(shù)，即當(dāng)手機(jī)發(fā)生移動(dòng)或目前與手機(jī)通信的基站業(yè)務(wù)繁忙使手機(jī)需要與一新基站通信時(shí)，先與新基 站連接后再中斷與原基站的聯(lián)系，W-CDMA的越區(qū) 切換是采用異步軟切換方式進(jìn)行的，W-CDMA的基站之間不需同步，也不需特別的同步參考源。載頻間的切換采用的硬切換，也就是說，先中斷與原基站的 聯(lián)系再與新基站連接。 [3] CDMA-2000也采用了越區(qū)“軟切換”技術(shù) ，CDMA-2000需要基站間的嚴(yán)格同步，因面必須借助GPS等設(shè)備來確定手機(jī)的位置并計(jì)算出到達(dá)兩個(gè)基站的距離。載頻間采用的是硬切換。 [3] TD-SCDMS采用了越區(qū)“接力切換“技術(shù)，智能天線可大致定位用戶的方位和距離，基站和基站控制器可根據(jù)用戶的方位和距離信息，判斷用戶是否移動(dòng)到應(yīng)切換給另一基站的臨近區(qū)域。如果進(jìn)入切換區(qū)，便由基站控制器通知另一基站做好切換準(zhǔn)備，移動(dòng)臺(tái)在越區(qū)切換前與認(rèn)定的基站同步，并報(bào)告網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)控制移動(dòng)臺(tái)完成越區(qū)切換。該方法即適用于同頻切換也適用于異頻切換。接力切換是一種改進(jìn)的硬切換技術(shù)，降低了掉話率，提高切換成功率，與軟切換相比所用的信令和資源都很少。TD-SCDMA需要基站間的嚴(yán)格同步，采用GPS或者網(wǎng)絡(luò)同步的方法，降低基站間的干擾。 [3]

資源利用率W-CDMA采用直接序列擴(kuò)頻方式，其碼片速率為3.84Mchip/s碼片速率高能有效地利用頻率選擇性分集以及空間的接收和發(fā)射分集，可以有效地解決多徑問題和衰落問題。W-CDMA的每個(gè)載波僅占5MHz帶寬載波帶寬越高，支持的用戶數(shù)就越多，在通信時(shí)發(fā)生網(wǎng)塞的可能性就越小。 [3] CDMA-2000在F行鏈路中存在兩種主要的信道結(jié)構(gòu):多載波和直接擴(kuò)頻。多載波的下行鏈路傳輸一般是在5MHz帶寬內(nèi)使用3個(gè)連續(xù)的載波，每個(gè)載波的碼片速率為122288Mchip/s;對(duì)于直接擴(kuò)頻方式的下行鏈路傳輸通常采用3.6864Mchip/s的碼片速率。當(dāng)采用多載波方式時(shí)，能支持多種射頻帶寬采用的是不同射頻信道帶寬，它可以，1.2kbps-2Mbps甚至更高的速率來傳送數(shù)據(jù)。CD-MA-2000系統(tǒng)還可增加為使用6個(gè)、9個(gè)、12個(gè)基本信道，其信號(hào)帶寬也會(huì)相應(yīng)地提高，數(shù)據(jù)傳輸速率將會(huì)更高。 [3] TD-SCDMA的碼片速率為1.28Mchip/s。TD-SCDMA采用三載波設(shè)計(jì)，每載波具有1.6M的帶寬。由于采用TDD雙工模式，因此只需占用單一的1.6M帶寬，就可傳送2Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而W-CDMA與CDMA-2000要傳送2Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，均需委兩個(gè)對(duì)稱的帶寬，分別作為上、下行頻段，因而TD-SCDMA對(duì)頻率資源的利用率是最高的。 [3]

信號(hào)調(diào)制編碼W-CDMA的信號(hào)調(diào)制上行采用的是BPSK，下行采用的是QPSK方式。擴(kuò)頻編碼上行采用walsh(信道化)+Gold序列241-1(區(qū)分用戶)，下行采用walsh(信道化)+Gold序列218-1(區(qū)分小區(qū))。信道編碼為卷積碼及RS級(jí)連碼，分集采用RAKE接收加天線分集。功率控制采用開環(huán)K慢速閉環(huán)(1.6K)。聯(lián)合檢測(cè)時(shí)導(dǎo)頻符號(hào)輔助相干檢測(cè)RAKE，上行采用專用導(dǎo)頻符號(hào)，下行采用perch信道+專用導(dǎo)頻符號(hào)。 [3] CDMA-2000的信號(hào)調(diào)制上行采用的是BPSK調(diào)制方式，下行采用的是QPSK調(diào)制方式。擴(kuò)頻編碼上行采用walsh(信道化)+Gold序列241-1(區(qū)分用戶)，下行采用walsh(信道化)+Gold序列215-1(區(qū)分小區(qū)).在聯(lián)合檢測(cè)時(shí)，上行采用公共導(dǎo)頻信道，下行采用專用導(dǎo)頻信道。TD-SCDMA的信號(hào)調(diào)制方式采用的是QPSK/BPSK調(diào)制方式。擴(kuò)頻編碼上行采用Walsh(信道化)+時(shí)隙號(hào)(區(qū)分用戶)，下行采用walsh(信道化)+Gold序列(區(qū)分小區(qū)).功率控制采用開環(huán)+快速閉環(huán)(0-200Hz).聯(lián)合檢測(cè)時(shí)，上/下行同步信號(hào)Gold碼+訓(xùn)練序列。 [3] TD-SCDMA中采用的關(guān)鍵技術(shù)是智能天線技術(shù)。智能天線是在基站采用陣列天線自適應(yīng)地形成多個(gè)波束，分別跟蹤多個(gè)共享同一信道的用戶。接收時(shí)通過空域?yàn)V波抑制同信道干擾，并將各用戶分離;發(fā)射時(shí)，通過多波束形成使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，對(duì)其它位置上非期望用戶的干擾最小。這樣，即可降低信號(hào)的發(fā)送功率，又可減少來自其他用戶的干擾，從而提高了系統(tǒng)的容量和通信質(zhì)量。TD-SCDMA智能天線的高效率是基于上行鏈路和下行鏈路的無線路徑的對(duì)稱性(無線環(huán)境和傳輸條件相同)而獲得的。智能天線還可以減少小區(qū)間及小區(qū)內(nèi)的干擾。智能天線的這些特性可顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜效率。 [3] TD-SCDMA系統(tǒng)采用了智能天線和低碼片速率信號(hào)傳輸，信號(hào)的頻譜利用率很高，它能夠解決高人口密度地區(qū)頻率資源緊張的問題，它在互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、非對(duì)稱移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸、視頻點(diǎn)播多媒體業(yè)務(wù)等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)。 [3] TD-SCDMA采用了軟件無線電技術(shù)，在運(yùn)營部門增加業(yè)務(wù)時(shí)它能在同一硬件平臺(tái)上利用軟件處理基帶信號(hào)，通過加載不同的軟件來實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)性能。 [3] 當(dāng)采用同步CDMA通信方式時(shí)，下行到達(dá)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)是同步的，上行到達(dá)每個(gè)基站的信號(hào)也是同步的，通過對(duì)基站到移動(dòng)臺(tái)信號(hào)的精確傳播時(shí)延的測(cè)定可獲得移動(dòng)臺(tái)信號(hào)的準(zhǔn)確發(fā)送時(shí)間。TD-SCDMA采用了上行同步CDMA技術(shù)，使上行信號(hào)與基站解調(diào)器完全同步，既降低了上行用戶間的干擾和保護(hù)時(shí)隙的寬度，又提高了系統(tǒng)容量，使硬件得到了簡化，成本明顯降低。