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【摘要】本文简要介绍了3G系统的三大主流技术标准:WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA,并对三种技术标准的特点进行了比较和分析,进而指出了其发展方向。
【关键词】3G CDMA;WCDMA;CDMA2000;TD-SCDMA
1.引言
GSM作为第二代数字移动通信系统,已经在全世界范围取得了巨大成功,现在第三代移动通信系统3G正成为通信领域最关注的热点之一。3G是具有全球移动、综合业务、数据传输等多种功能,并能满足频谱利用率、网络无缝覆盖、兼容等多项要求的全球移动系统。系统工作于2000MHZ频段,可同时提供电路交换和分组交换业务,上下行工作频段为1890-2030MHZ,2110-2250MHZ。
2.3G系统三大主流技术标准
第三代移动通信系统采用码分多址CDMA技术,尽管ITU希望建立一个统一的IMT-2000标准,但在短时间内很难将各个标准统一成一个的标准,因此,形成了三大主流技术,即:欧洲与日本提出的WCDMA,美国提出的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA。
2.1 WCDMA标准
WCDMA是UMTS的主要空中接口技术,分为TDD模式和FDD模式两种。WCDMA核心网依据GSM/GPRS网而演进,因此可以保持与GSM/GPRS网的兼容性。其关键技术是建立在窄带CDMA基础上的。核心网络可以基于TDM ATM和IP技术,并向全IP的网络演进。其核心网逻辑上可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[1]。
WCDMA系统具有以下特点:可适应多种速率的传输,灵活地提供多种业务;基站之间无需同步;优化的分组数据传输方式;支持不同载频之间的切换;上下行快速功率控制;适应高达500KM/H的移动速度。
2.2 CDMA2000标准
CDMA2000体制标准化工作是由3GPP2来完成。其电路域继承了2G的IS-95 CDMA网络,可以实现CDMA ONE 向CDMA2000的平滑过渡。采用了IS-95的软切换和功率控制技术,基站需要GPS定位。只支持FDD模式。引入了以WIN为基本架构的业务平台。分组域是基于MOBILE IP的技术的分组网路。无线接入网以ATM交换机为平台,提供丰富的适配层接口。
2.3TD-SCDMA标准
TD-SCDMA由中国提交。它采用了智能天线、软件无线电、下行包交换高速数据传输等一系列高新技术。它使用了直接序列扩频的码分多址技术,采用TDD模式,系统的前向和反向链路可以使用相同的无线频率的同步时间间隔,前向和反向链路的信息在物理信道的不同时隙相互发送〔2〕。
3.3G系统三大主流技术标准的比较
3.1工作模式的比较
WCDMA能够工作在FDD和TDD两种工作模式下,和GSM系统使用同一时钟,实现WCDMA和GSM手机的双模工作〔3〕,是一种兼容的系统,是使用分离的两个对称频带来实现上下行的传输的双工模式。CDMA2000只支持FDD工作模式。TD-SCDMA采用TDD工作模式,是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式,根据时间来区分上下行,不需要成对的频率。
3.2覆盖能力的比较
FDD系统的小区半径可能达到数十公里,TDD系统的小区半径只能达到几公里。因此,WCDMA和CDMA2000的覆盖范围比TD-SCDMA大,具有大规模覆盖、远距离通信的特点,比较适合3G初期建设的需求。而TD-SCDMA适合于城市人口密集中地区,提供高密度、高容量的语音、数据和多媒体业务。
3.3切换技术的比较
WCDMA在扇区间和小区间采用异步软切换技术,基站之间不需要同步,也不需要特别的同步参考源;载频间的切换采用硬切换技术。CDMA2000采用了越区软切换技术,基站之间需要严格的同步,因此必须借助GPS等定位设备;载频间的切换采用硬切换技术。TD-SCDMA采用了越区接力切换技术〔4〕,智能天线可大致定出用户的位置,该技术既适用于同频切换,也适用于异频切换,是一种改进的硬切换技术,需要基站间的严格同步。
3.4漫游能力的比较
从信令互通性看,WCDMA基于GSM移动应用协议MAP,用户识别使用和GSM相同的国际移动用户识别IMSI,因此WCDMA具有良好的互通性。CDMA2000的商用早于WCDMA和TD-SCDMA,因此其应用范围也较广。TD-SCDMA的漫游有赖于多模终端。
3.5资源利用率的比较
TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s,采用三载波设计,每载波具有1.6M带宽,由于采用TDD双工模式,因此只需占用1.6M带宽,就可以传送2Mbit/s的数据业务。而WCDMA和CDMA2000要传送2Mbit/s的数据业务,均需要两个对称的带宽,分别作为上下行频带。因而,TD-SCDMA对频带的利用率是最高的。
3.6系统兼容性的比较
WCDMA是由GSM网络过渡而来,可以保留GSM核心网络,但必须重建WCDMA的接入网,并且不可重用GSM基站。CDMA20003X是由CDMA IS-95和CDMA20001X过渡而来,可以保留原有的CDMA IS-95设备。TD-SCDMA的建设只需在已有的GSM网络上增加TD-SCDMA設备即可。
4.结论
综上所述,从技术标准上讲,WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA这三种技术标准都没有达到成熟,任何一种标准都是在某一方面、某一领域,有其优越性和特殊性,都需要开展全面而深入的研究。相信随着研究的深入和商用进程的发展,三种技术标准会互相融合,互相补充,不断完善,走向成熟。它们将在不同地区、不同时间发挥各自的技术优势,共同组成全球第三代移动通信3G网络,为人们提供一种前所未有的3G移动通信服务。
参考文献
[1] 陈亚奇.第三代移动通信系列讲座.中国计算机用户,2004:57
[2] 江汉.移动通信技术讲座.现代通信,2004(11):18
[3] 陆江宁.3G移动通信的发展和前景.山西通信科技,2003,24(2):35
[4] 宗建华.我国第三代移动通信系统的特点与关键技术及发展前景.电子技术应用,2002,28(3):6
作者简介:苏晓磊,男,(1976.10-),任职于中国移动通信集团吉林有限公司大安分公司,本科
【关键词】3G CDMA;WCDMA;CDMA2000;TD-SCDMA
1.引言
GSM作为第二代数字移动通信系统,已经在全世界范围取得了巨大成功,现在第三代移动通信系统3G正成为通信领域最关注的热点之一。3G是具有全球移动、综合业务、数据传输等多种功能,并能满足频谱利用率、网络无缝覆盖、兼容等多项要求的全球移动系统。系统工作于2000MHZ频段,可同时提供电路交换和分组交换业务,上下行工作频段为1890-2030MHZ,2110-2250MHZ。
2.3G系统三大主流技术标准
第三代移动通信系统采用码分多址CDMA技术,尽管ITU希望建立一个统一的IMT-2000标准,但在短时间内很难将各个标准统一成一个的标准,因此,形成了三大主流技术,即:欧洲与日本提出的WCDMA,美国提出的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA。
2.1 WCDMA标准
WCDMA是UMTS的主要空中接口技术,分为TDD模式和FDD模式两种。WCDMA核心网依据GSM/GPRS网而演进,因此可以保持与GSM/GPRS网的兼容性。其关键技术是建立在窄带CDMA基础上的。核心网络可以基于TDM ATM和IP技术,并向全IP的网络演进。其核心网逻辑上可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[1]。
WCDMA系统具有以下特点:可适应多种速率的传输,灵活地提供多种业务;基站之间无需同步;优化的分组数据传输方式;支持不同载频之间的切换;上下行快速功率控制;适应高达500KM/H的移动速度。
2.2 CDMA2000标准
CDMA2000体制标准化工作是由3GPP2来完成。其电路域继承了2G的IS-95 CDMA网络,可以实现CDMA ONE 向CDMA2000的平滑过渡。采用了IS-95的软切换和功率控制技术,基站需要GPS定位。只支持FDD模式。引入了以WIN为基本架构的业务平台。分组域是基于MOBILE IP的技术的分组网路。无线接入网以ATM交换机为平台,提供丰富的适配层接口。
2.3TD-SCDMA标准
TD-SCDMA由中国提交。它采用了智能天线、软件无线电、下行包交换高速数据传输等一系列高新技术。它使用了直接序列扩频的码分多址技术,采用TDD模式,系统的前向和反向链路可以使用相同的无线频率的同步时间间隔,前向和反向链路的信息在物理信道的不同时隙相互发送〔2〕。
3.3G系统三大主流技术标准的比较
3.1工作模式的比较
WCDMA能够工作在FDD和TDD两种工作模式下,和GSM系统使用同一时钟,实现WCDMA和GSM手机的双模工作〔3〕,是一种兼容的系统,是使用分离的两个对称频带来实现上下行的传输的双工模式。CDMA2000只支持FDD工作模式。TD-SCDMA采用TDD工作模式,是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式,根据时间来区分上下行,不需要成对的频率。
3.2覆盖能力的比较
FDD系统的小区半径可能达到数十公里,TDD系统的小区半径只能达到几公里。因此,WCDMA和CDMA2000的覆盖范围比TD-SCDMA大,具有大规模覆盖、远距离通信的特点,比较适合3G初期建设的需求。而TD-SCDMA适合于城市人口密集中地区,提供高密度、高容量的语音、数据和多媒体业务。
3.3切换技术的比较
WCDMA在扇区间和小区间采用异步软切换技术,基站之间不需要同步,也不需要特别的同步参考源;载频间的切换采用硬切换技术。CDMA2000采用了越区软切换技术,基站之间需要严格的同步,因此必须借助GPS等定位设备;载频间的切换采用硬切换技术。TD-SCDMA采用了越区接力切换技术〔4〕,智能天线可大致定出用户的位置,该技术既适用于同频切换,也适用于异频切换,是一种改进的硬切换技术,需要基站间的严格同步。
3.4漫游能力的比较
从信令互通性看,WCDMA基于GSM移动应用协议MAP,用户识别使用和GSM相同的国际移动用户识别IMSI,因此WCDMA具有良好的互通性。CDMA2000的商用早于WCDMA和TD-SCDMA,因此其应用范围也较广。TD-SCDMA的漫游有赖于多模终端。
3.5资源利用率的比较
TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s,采用三载波设计,每载波具有1.6M带宽,由于采用TDD双工模式,因此只需占用1.6M带宽,就可以传送2Mbit/s的数据业务。而WCDMA和CDMA2000要传送2Mbit/s的数据业务,均需要两个对称的带宽,分别作为上下行频带。因而,TD-SCDMA对频带的利用率是最高的。
3.6系统兼容性的比较
WCDMA是由GSM网络过渡而来,可以保留GSM核心网络,但必须重建WCDMA的接入网,并且不可重用GSM基站。CDMA20003X是由CDMA IS-95和CDMA20001X过渡而来,可以保留原有的CDMA IS-95设备。TD-SCDMA的建设只需在已有的GSM网络上增加TD-SCDMA設备即可。
4.结论
综上所述,从技术标准上讲,WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA这三种技术标准都没有达到成熟,任何一种标准都是在某一方面、某一领域,有其优越性和特殊性,都需要开展全面而深入的研究。相信随着研究的深入和商用进程的发展,三种技术标准会互相融合,互相补充,不断完善,走向成熟。它们将在不同地区、不同时间发挥各自的技术优势,共同组成全球第三代移动通信3G网络,为人们提供一种前所未有的3G移动通信服务。
参考文献
[1] 陈亚奇.第三代移动通信系列讲座.中国计算机用户,2004:57
[2] 江汉.移动通信技术讲座.现代通信,2004(11):18
[3] 陆江宁.3G移动通信的发展和前景.山西通信科技,2003,24(2):35
[4] 宗建华.我国第三代移动通信系统的特点与关键技术及发展前景.电子技术应用,2002,28(3):6
作者简介:苏晓磊,男,(1976.10-),任职于中国移动通信集团吉林有限公司大安分公司,本科