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[通信前沿] [原创]全球三大3G标准的技术性比较分析 [复制链接]

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发表于 2008-1-3 16:15:00 |只看该作者 |正序浏览

目前，中国的3G即将进入商用化应用阶段，对技术标准的取舍选择也成为移动运营商要仔细考虑的问题，因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析。 三种主流的3G技术标准--WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，在技术上各有千秋，从目前的情况来看，不会出现哪种标准“一统江湖”的局面，而至于谁能在3G时代占据更大的市场份额，关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争的需要。
而需要注意的是，虽然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准，但是仍然可以将其分为两类：cdma2000、WCDMA并作一类，TD-SCDMA则和前两者分开讨论。之所以可以这样做，是因为在技术上cdma2000和WCDMA是FDD的标准，而TD-SCDMA则是一个TDD标准。(彻底调查) 主流3G标准概要
1. cdma2000 cdma2000是从cdmaOne演进而来的第三代移动通信技术。事实上，cdma2000标准是一个体系结构，称为cdma2000 family，它同样还包含一系列的子标准。其技术特点如下：
前反向同时采用导频辅助相干解调;在扩频码选择采用相同M序列，通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户;射频带宽从1.25MHz到20MHz可调;快速前向和反向功率控制;下行信道中采用公共连续导频方式进行相干检测，提高系统容量;在下行信道传输中，定义直扩和多载波传输两种方式，码片速率分别为3.6864Mcps和1.22Mcps，多载波方式能很好地兼容IS-95网络;支持F-QPCH，可延长手机待机时间;核心网络给予ANSI-41网络的演进，并保持与ANSI-41网络的兼容性;支持软切换和更软切换;设计了两类码复用业务信道，基本信道用于传送语音、信令和低速数据，是一个可变速率信道，补充信道用以传送高速率数据，在分组数据传送上应用了ALOHA技术，改善传输性能;在同步方式上cdma2000与IS-95相同，基站间同步采用GPS方式。
cdma2000的发起者主要以美国和韩国为主的以IS-95 CDMA为标准的制造商和运营公司，cdma2000继承了IS-95窄带CDMA系统的技术特点，网络运营商同样可以在窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到3G。
2. WCDMA WCDMA的主要技术指标是：支持高速数据传输(慢速移动时384kb/s，室内走动时2Mb/s)，异步BS，支持可变速传输，帧长10ms，码片速率3.84Mb/s。其主要特点如下：
基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式，组网方便、灵活;调制方式：上行为BPSK，下行为QPSK;解调方式：导频辅助的相干解调;接入方式：DS-CDMA方式;三种编码方式：在话音信道采用卷积码(R=1/3，K=9)进行内部编码和Veterbi解码，在数据信道采用ReedSolomon编码，在控制信道采用卷积码(R=1/2，K=9)进行内部编码和Veterbi解码;适应多种速率的传输，可灵活地提供多种业务，并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比(对于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的业务)和多码并行传送(对于高于128kb/s的业务)的方式来实现;上、下行快速、高效的功率控制减少了系统的多址干扰，提高了系统容量，同时也降低了传输的功率;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;BTS之间无需同步因BS可收发异步的

N码，即BS可跟踪对方发出的

N码，同时MS也可用额外的

N码进行捕获与跟踪，因此可获得同步，来支持越区切换及宏分集，而在BTS之间无需进行同步;支持软切换和更软切换，切换方式包括三种，即：扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。
WCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商，WCDMA继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利，网络运营商可以通过在GSM网络上引入GPRS网络设备和新业务，培育数据业务消费群体，逐步过渡到3G。
3. TD-SCDMA TD-SCDMA较前两种技术标准略显稚嫩，其主要技术特点如下：
信号带宽为1.23MHz;码片速率为1.28Mchip/s;采用智能天线技术，提高了频谱效率;采用同步CDMA技术，降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度;接收机和发射机采用软件无线电技术;采用联合检测技术，降低多址干扰;多时隙，具有上下行不对称信道分配能力，适应数据业务;采用接力切换，降低掉话率，提高切换的效率;语音编码：AMR与GSM兼容;核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与它们的兼容性;基站间采用GPS或者网络同步方式，降低基站间干扰。
TD-SCDMA目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发，较前两个技术标准而言，对TD-SCDMA进行大力支持和结成产业联盟的企业还比较少。
三种主流标准的比较
虽然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准，但是仍然可以将其分为两类：cdma2000、WCDMA并作一类，TD-SCDMA则和前两者分开讨论。之所以可以这样做，是因为在技术上cdma2000和WCDMA是FDD的标准，而TD-SCDMA则是一个TDD标准。
1. WCDMA与cdma2000 WCDMA和cdma2000都满足IMT-2000提出的全部技术要求，包括支持高比特率多媒体业务、分组数据和IP接入等。这两种系统的无线传输技术均基于DS-CDMA作为多用户接入技术，单就技术来说，WCDMA和cdma2000在技术先进性和发展成熟度上各具优势，但总体来看，WCDMA似乎更胜一筹，以下是WCDMA相对cdma2000的一些优势所在：
(1) WCDMA使用的带宽和码片速率(3.84Mcps)是cdma2000 1x演进家族的三倍以上，因而能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销。此外，更高的码片速率也改善了接收机解决多径效应的能力。
(2) WCDMA在小区站点同步方面的设计是使用异步基站，而cdma2000基站则通常通过GPS实现同步，这将造成室内和城市小区(采用室内天线)部署的困难。
(3)由于支持1xEV-DO的TDM接入系统采用共享时分复用下行链路，它具有固定时隙，因此cdma2000物理层兼容性较差。
(4) WCDMA较cdma2000能够更加灵活地处理话音和数据混合业务。
(5) WCDMA进行功率控制的频率几乎是cdma2000的两倍，达到每秒1500次(1.5kHz)，因而能保证更好的信号质量，并支持更多的用户。
(6) cdma2000的导频信道大约需要下行链路总传输功率的20%，相比之下WCDMA只需要约10%，因而可以节省更多的公用信道的开销。
(7)为支持基于GSM的GPRS业务而部署的所有业务(如计费、安全、漫游等)也支持WCDMA业务，而为了完善新的数据/话音网络，cdma2000 1x必须添加额外的网元或进行功能的升级。
(8)在混合话音和数据流量方面，WCDMA的系统性能比cdma2000也表现得更加出色。
因此，从技术的角度来讲，WCDMA具备一定优势，各家电信企业也因此更加倾向于采用该标准。
另外，在传统网络基础和市场推广上，WCDMA占据着更大的优势。由于全球移动系统有85%都在用的GSM系统，而GSM向3G过渡的最佳途径就是历经GPRS演进到WCDMA，所以传统网络上的绝对优势使得cdma2000难以对WCDMA望其项背。
2. TD-SCDMA TD-SCDMA与WCDMA和cdma2000相比，具有如下的特点和优势：
(1)频谱利用率高：TD-SCDMA采用TDD方式和CDMA和TDMA的多址技术，在传输中很容易针对不同类型的业务设置上、下行链路转换点，因而可以使总的频谱效率更高。
(2)支持多种通信接口：TD-SCDMA同时满足Iub、A、Gb、Iu、IuR多种接口要求，基站子系统既可作为2G和2.5G的GSM基站的扩容，又可作为3G网中的基站子系统，能同时兼顾现在的需求和未来长远的发展。
(3)频谱灵活性强：TD-SCDMA第三代移动通信系统频谱灵活性强，仅需单一1.6M的频带就可提供速率达2M的3G业务需求，而且非常适合非对称业务的传输。
(4)系统性能稳定：TD-SCDMA收发在同一频段上，上行链路和下行链路的无线环境一致性很好，更适合使用新兴的"智能天线"技术；利用了CDMA和TDMA结合的多址方式，更利于联合检测技术的采用，这些技术都能减少了干扰，提高系统的性能稳定性。
(5)与传统系统兼容性好：TD-SCDMA支持现存的覆盖结构，信令协议可以后向兼容，网络不必引入新的呼叫模式，能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。
(6)系统设备成本低:TD-SCDMA上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术，这也可达到降低成本的目的;在无线基站方面，TD-SCDMA的设备成本也比较低。
(7)支持与传统系统间的切换功能:TD-SCDMA技术支持多载波直接扩频系统，可以再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等，在所有环境下支持对称或不对称的数据速率。
当然，与前两种标准相比，尤其是与WCDMA比起来，TD-SCDMA也有“尚显稚嫩”的地方。比如，在对CDMA技术的利用方面，TD-SCDMA因要与GSM的小区兼容，小区复用系数为3，降低了频谱利用率。又因为TD-SCDMA频带宽度窄，不能充分利用多径，降低了系统效率，实现软切换和软容量能力较困难。另外，TD-SCDMA系统要精确定时，小区间保持同步，对定时系统要求高。而WCDMA则不需要小区间同步，可适应室内、室外，甚至地铁等不同的环境的应用。另外，WCDMA对移动性的支持更加优质，适合宏蜂窝、蜂窝、微蜂窝组网，而TD-SCDMA只适合微蜂窝，对高速移动的支持也较差。尤其是在从GSM网向3G的过渡过程中，WCDMA的优势更加明显。因此，从目前的情况来看，TD-SCDMA和WCDMA虽然各具优势，但WCDMA更应成为3G过渡的主流标准。