毕业论文 3G网络的比较分析.doc

3G网络的比较分析【摘要】 2009年新年伊始，国内期待已久的3G牌照终于发放，三大国际3G制式均各有归属。中国移动获得国人拥有自主知识产权的TD-SCDMA运营牌照;中国联通和中国网通融合成新联通后获得了WCDMA运营牌照;而中国电信也首次被正式获准移动业务运营权，获得CDMA2000 EVDO运营牌照。几年来，一直悬而未决的3G运营牌照终于尘埃落定，但是三大运营商围绕3G技术带来的全新市场的竞争则才刚刚开始。【关键词】WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，异步BS，导频辅助的相干解调， 开销，FDD，TDD目 录第一章 主流3G技术的标准8第二章 三种3G技术各自的优缺点12第三章 三种3G技术的比较15第四章 CDMA数字移动通信系统的软切换技术19第五章 第三代移动通信中上、下行链路业务量不等时频带资源的分配24第六章 3G技术带来的移动视频通讯时代28第七章 展望32参考文献 343G技术的比较分析一、主流3G技术的标准三种主流的3G技术标准WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，在技术上各有千秋，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。2000年5月，国际电联（ITU）在土耳其召开全会，经对IMT-2000无线接口技术标准的10个候选方案的频谱效率、网络接口、QoS、技术复杂性、覆盖率、灵活性和设备体积等诸多方面的全面评估，正式确认了五种标准，分别是MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CDMA和SC-TDMA、MC-TDMA，这是一个以CDMA技术为主体，兼顾TDMA技术，包含FDD和TDD两种双工方式的多元化体系标准。从移动通信技术发展趋势和可实现业务功能分析，基于CDMA制式的3种标准被普遍看好，分别对应cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA三种技术，它们被认为是3G的三大主流应用技术标准。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，以期为我国3G标准的选择提供有益的参考。1、cdma2000cdma2000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、WCDMAWCDMA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、高效的功率控制大大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PN码，即BS可跟踪对方发出的PN码，同时MS也可用额外的PN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-SCDMATD-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。二三种3G技术各自的优缺点1、中国移动TD-SCDMA:优点：属国家重点支持的项目，优势就是政府支持。 缺点：1)技术不成熟，整个产业链都不成熟，导致从机房，基站到手机中端都还存在相当多的问题。     2)传输速度慢且不稳定。理论峰值速度384k/s。大家要知道，目前edge的峰值速度都已经达到480k/s了。     3)网络问题最为致命。由于其基站设备庞大（单部基站：2m左右，500kg-800kg），辐射严重，必将给其将来布设全覆盖率的网络带来重大障碍。据我所知，从4月试商用以来，接近一年，在北京主城区还有部分地区网络覆盖的不是很好，只要由于基站找不到合适的地方布设。    4)正因为TD网络的覆盖不能达到无缝，所以在没有TD网的地方手机用户需要通过GSM网（目前移动和联通用的2G网络均属于GSM网）来进行通信。所以目前的TD手机均采用了GSM和TD双模结构。这种结构的一大缺点是耗电，这是双模手机的通病。另一大致命缺点是目前为止，TD手机还没能很好的解决TD到GSM和GSM到TD之间网络切换死机的问题，包括目前市面上最好的TD手机-三星i688 。在网络切换的时候经常会出现死机。也就是说你开车穿越TD覆盖区时，下到地铁或进入地下车库TD没有信号时，或者不知不觉，手机就已经死机了，因为网络没切换成功。     5)不能国际漫游。TD的手机到欧美去，根本就不能用3G。全球漫游最广的3G网络是WCDMA，包括欧美，澳大利亚，港澳台，日韩，中东，南美和非洲等较发达地区。而CDMA2000目前只有美国，日韩拥有，拥有CDMA的印度和澳大利亚均表示其3G的发展方向是WCDMA。     6)手机终端问题。目前市面上的TD手机均为TDGSM双模，而且只有中兴，联想，酷派等国产品牌和三星唯一一个国际品牌。LG，多普达各出了一款此类产品还未上市。2、中国联通WCDMA：     缺点：除了是国外的技术外，想不出来了。其实中国的华为也拥有7%的WCDMA的核心专利技术。跟其他制式比较，WCDMA的优点有：        1)通过10多年的发展和6年的商用，使其成为目前世界上最成熟的3G技术。     2)上网速度快。目前上海布设的HSUPA网络（WCDMA的高级版）理论峰值下载速度是14.4M/s，上传速度是6.8M/s 。实际应用目前还没试过，但是估计一下应该在1M以上。   3)信号覆盖率高。现在的WCDMA基站最小的可以直接打在墙上,跟壁灯大小差不多。欧美发达国家很多都是家庭基站，直接家里跟无线路由器一样的一个设备，很小很轻巧，兼顾无线上网和辐射电话信号的功能。如果说是要建像TD那样2米长左右，重500公斤的基站设备，人家会反对的话。那直接在小区的路灯上挂上一个跟灯箱差不多大小的WCDMA基站说能提高电话通话质量而且辐射小，还会有人反对吗？从长远来看，WCDMA在中国的覆盖和信号都将是3G里面最好的！     4)网络质量好。由于覆盖好，WCDMA能保证你在主城区均能任意享用3G业务。当你出差旅行，或者驾车驶出3G覆盖区也没关系，手机能平滑过渡到GSM网，跟现在的G网到E网一样。因为WCDMA本来就是GSM的升级版。不会出现掉线，网络切换问题。     5)国际随意漫游。前面已经说过了，WCDMA在欧美，中东，南美及非洲等发达地区，包括日韩，港澳台均能漫游享受3G服务。     6)手机终端丰富。目前世界上有3000种以上WCDMA制式的手机可供消费者选择，而且价格较其他两种都要便宜。目前世界上的明星手机iphone，谷歌G1，三星i968e，nokiaE61，多普达P860等，均是WCDMA手机。中低端产品就更不用说了，nokia，三星，MOTO，LG等的低端WCDMA产品是琳琅满目。3、中国电信CDMA2000：     优点：这种技术是美国的技术，技术基本没有问题，但跟WCDMA比起来，还是有些不足。     1）网络覆盖达不到很高的程度。目前CDMA基站只有4万个左右，覆盖率是所有网络中最低的，大部分乡镇基本没有信号。升级后虽然可以覆盖主城区，但是肯定达不到WCDMA那种程度，因为CDMA2000的基站基本上还是很庞大的，建设起来面临跟移动同样的困境。而且由于3G网络的绕射性（信号穿墙）能力比2G要差很多，所以室内，尤其是大型写字楼，地下商场估计覆盖起来都会很困难。     2）传输速度较快，目前发布的数据是峰值速度2-3M/s。比起WCDMA的14.4M/s显然要逊色很多。     3）手机终端较贵。因为“高通”（CDMA2000芯片商）收取的高额专利费，而且由于销量一直赶不上WCDMA手机，相比之下，CDMA2000制式的手机价格偏高，且缺少手机巨头nokia的加入，使消费者少了很多选择的余地。三. 三种3G技术的比较cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准，但是由于技术上cdma2000和WCDMA是FDD的标准，而TD-SCDMA则是一个TDD标准。我将其分为两类：cdma2000、WCDMA并作一类，TD-SCDMA则和前两者分开讨论。1. WCDMA与cdma2000WCDMA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。四CDMA数字移动通信系统的软切换技术第三代移动通信区别于现有的第一代和第二代移动通信系统的主要特点概括为12： (1)全球普及和全球无缝漫游的系统：第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。它将使用共同的频段(尽管WRC分配给IMT2000使用的有1885MHz-2025MHz，2110MHz-2200MHz频段，但在美国部分频段已用于PCS。目前的230MHz频段只是IMT-2000计划频谱的一小部分，ITU即将完成扩展频谱的规划)，全球统一标准。 (2)具有支持多媒体业务的能力，特别是支持Internet业务：现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主，随着技术的发展，一般也仅能提供100kb/s2000kb/s的数据业务，GSM演进到最高阶段的速率能力为384kb/s。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进。它应能支持从话音到分组数据到多媒体业务；应能根据需要，提供带宽。ITU规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足以下三个环境的三种要求。即： ·快速移动环境，最高速率达144kbs ·室内环境，最高速率达2Mbs ·室外到室内或步行环境，最高速率达384kb/s (3)便于过渡、演进：由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。 (4)高频谱效率、高服务质量、低成本、高保密性。 目前IMT2000无线传输技术(RTT)提案有16个之多，其中地面系统RTT提案有10个，移动卫星系统的RTT提案有6个。从市场基础及总体系统特征看，地面系统以欧UTRA(WCDMTDCDMA)及美国CDMA2000这两个提案最具竞争力，我国的RTT提案是TDSCDMA。根据ITU的时间表，1999年底前将完成IMT2000无线技术规范。 软切换是建立在CDMA系统宏分集接收基础上的一项技术，已成功应用于IS95CDMA3系统，并被第三代移动系统所采纳。软切换是IS95A系统引入的一个崭新的概念，除了技术实现上的改善外，还给通信话音质量、系统容量等方面带来了突破。本论文将重点研究IS95CDMA系统中软切换技术及其实现的考虑。 2 软切换技术及其性能   当移动台慢慢走出原先的服务小区，将要进人另一个服务小区时，原基站与移动台之间的链路将由新基站与移动台之间的链路来取代，这就是切换的含义。IS95A中支持三种类型的切换：1)软切换：2)CDMA与CDMA的硬切换；3)CDMA至模拟的切换。当移动台开始与一个新的基站联系时，并不立即中断与原来基站之间的通信，这种切换方式即为软切换。软切换仅仅能运用于具有相同频率的CDMA信道之间。 FDMA、TDMA系统中广泛采用硬切换技术，当硬切换发生时，因为原基站与新基站的载波频率不同，移动台必须在接收新基站的信号之前，中断与原基站的通信。往往由于在与原基站链路切断后，移动台不能立即得到与新基站之间的链路，会中断通信。另外，当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输。 在CDMA系统中提出的软切换技术，很好地利用了直接扩频系统的特点，与硬切换技术相比，具有以下更好的性能。1)软切换发生时，移动台只有在取得了与新基站的链接之后，才会中断与原基站的联系，通信中断的概率大大降低；（2）软切换进行过程中，移动台和基站均采用了分集接收的思想，有抵抗衰落的能力，不用过多增加移动台的发射功率；同时，基站宏分集接收保证在参与软切换的基站中，只需要有一个基站能正确接收移动台的信号就可以进行正常的通信，由于通过反向功率控制，可以使移动台的发射功率降至最小，这进一步降低移动台对系统的干扰；3)进入软切换区域的移动台即使不能立即得到与新基站的链路，也可以进入切换等待的排列，从而减少了系统的阻塞率。 3 1S95A中的软切换 IS95A系统对软切换作了以下的规定： 软切换的过程从移动台开始，它必须不断测量系统内导频(Pilot)信道的信号强度。为了有效地对导频信道进行搜索，IS95A中的导频信道被分为活动集、候选集、邻近集和剩余集四个集合。活动集由具有足够强度，并正在参与移动台接收的导频组成。候选集是由曾经在活动集中，或是强度超过T_ADD的有关导频构成。邻近集是由不在活动集与候选集中的、但有可能参与软切换的导频构成。剩余集是由目前频率上的除了活动集、候选集、邻近集以外的其它导频构成。 当移动台测得邻近集或剩余集中的一个导频的强度超过T_ADD；或者候选集中的一个导频的强度超过有效集中任意导频强度的05xTCOMPdB；或者有效集的导频低于T_ADD，并且持续时间达到TTDROP，移动台会向基站发送“导频强度测量消息”，报告导频搜索的结果以及切换跌落定时器的状态。同时，“导频强度测量消息”中还应报告有关导频信道相对于移动台时间基准的相对时间间隔PILOT_ARRIVAL。 基站子系统BSS通过发送“切换指示消息”(即分配给移动台的新的前向业务信道)来响应 “导频强度测量消息”。另外， “切换指示消息”也用来标识从活动集中去掉的导频，移动台将停止使用已从有效导频集中去掉的导频，并发出“切换完成消息”。 软切换时，与所有活动集中的导频相联系的前向业务信道将发送除功率控制子信道以外的完全相同的调制符号。移动台应该对相应的前向业务信道进行分集接收。移动台必须支持最大达150s的相对信号传播延时。软切换时，相同的前向功率控制子信道被划分为不同的功率控制集。移动台必须支持对属于相同功率控制集中的功率控制子信道进行分集合并。当不同功率控制集的功率控制比特均指示发射功率上升时，移动台提高发射功率；当任何一个功率控制集的功率控制比特指示发射功率下降时，移动台降低发射功率。 4 移动台软切换技术的实现考虑   为了达到IS95A中软切换的标准，移动台设计中应考虑以下问题：导频搜索的策略、导频强度计算方法、导频强度的报告、四种导频集的维护、软切换指令的执行、移动台定时基准的调整、对宏分集的支持。在此只对前两个问题及对宏分集的支持作讨论。  4.1 导频搜索的策略   移动台根据信令确定各个导频集搜索窗的宽度，自发地、持续不断地搜索四个导频集中的导频信号。对于活动集和候选集，搜索窗的中心应该在相应导频的最先到达的可用径位置附近，而对于邻近集和剩余集，搜索窗的中心则定在相对于移动台时间基准的64Chip整数倍偏移的位置上。移动台按照活动集、候选集、邻近集和剩余集的先后次序依次搜索。   4.2导频强度的计算 根据IS95A的建议，导频强度应该为可能被分集合并所选用的K个有用径的每Chip能量之和。为了避免复杂的比较电路，实际设计中，可以选K1或2，则只取搜索窗内最强一至两径的能量作为该导频的强度。  4.3对宏分集的支持 如果移动信道中路径传播损耗指数为4，对数正态衰落的方差为8dB，最多时有三个基站参与的软切换，可以在系统性能与复杂度之间达到最好的平衡。因此，在设计系统中，移动台将只支持同时与三个基站进行软切换即可可达到很好的系统性能。五第三代移动通信中上、下行链路业务量不等时频带资源的分配1正交多码DSCDMA正交多码系统如图1所示，给不同的业务分配不同数量的编码信道(Code Channal)。每个编码信道对应于一个扩频码。在同一频带内，所有编码信道相互正交。每一个扩频码由两个扩频序列模2相加而得。一个是短码，是由Walsh函数生成的哈达玛序列(Hadamard Sequences)。另一个是长码，长码是m序列，对于任何一个小区是唯一的，同时也起到了扰码的作用，减小相邻小区之间的干扰。以下是正交多码DSCDMA的具体情况： 在基站，每个用户视数据速率的大小而论，分配不同数量的几个编码信道：数据速率高的用户分配较多的编码信道，数据速率低的用户分配较少的编码信道。 扩频码由长码和短码模2相加而得：短码分配给特定的用户，长码对于每个小区是唯一的。 使用RAKE接收机以减小信道频率选择性的影响。图1正交多码系统示意图2编码信道的分配方案前面我们已经提到，未来的移动通信系统中，由于种类的变化，上、下行链路的业务量会有很大的不同，给上、下行链路分配相同的容量，会造成资源上的浪费。解决的方案有多种。一种是按照统计和预测的数据，分配给上、下行链路不同的容量。但是，考虑到业务结构是在不断变化的，五年前后就会有很大差异。另外，即使在同一天中，不同业务的高峰期也是不同的，比如网上浏览可能是在下午和夜间达到高峰，而手机的话音业务往往是在中午和傍晚达到高峰。因而事先规定好上、下行链路的容量是不合适的。时分双工(TDD)可以是一种解决方法，给不同数据速率的用户分配不同的时隙。本文考虑的是频分双工(FDD)中的解决方案。具体内容如下：为了充分利用频带资源，按图2的方案分配资源。将整个可用频段分成若干个子频段，每个子频段中采用DSCDMA的方式，将一个子频段划分为若干个编码信道。对于CDMA系统来说，如果不采用时分双工的方式，上行链路和下行链路不能同时存在于同一个子频段中，否则可能会产生严重的远近效应。而且上行链路和下行链路所用的调制方式往往不同，因此在本文中，对于任何一个子频段而言，其中不会同时存在上行链路和下行链路。同时，对任何一个子频段，事先不规定是用来传输上行链路的业务还是用来传输下行链路的业务。具体算法如下：(1)将可用频段划分为M个子频段，由低频至高频分别标记为1，2，M。(2)设低频部分承担下行链路的业务，高频部分承担上行链路的业务。(3)对下行链路而言，每接到一个业务，从频段1开始向高频搜索，遇到某个子频段有足够数量的编码信道能承担该项业务，则由该子信道承担该项业务。当搜索到的某个子频段含有上行链路的业务时，则表明已经达到饱和容量，业务阻塞。(4)当下行链路中某个业务结束时，该业务原来占用的那部分编码信道空出。这时从标号最大的下行链路子频段开始搜索，寻找合适的业务填充到空出的子频段。换句话说，也就是将下行链路的业务尽量向低频段集中。(5)对上行链路而言，有与(3)、(4)类似的方法，只是搜索次序正好相反而已。目的是使上行链路的业务尽量向高频段集中。总而言之，以上的方案，目的是使下行链路的业务尽量向低频段集中，上行链路的业务尽量向高频段集中。当下行链路的业务量大于上行链路的业务量时，相当于使上行链路中的业务向高频段集中，从而空出一定数量的子频段供下行链路的业务使用。这样，在业务阻塞时，不会有哪个子频段完全未被使用。从而提高频带的利用率。图2频段分配方案图3系统性能的改善情况为了简要地说明采用该算法后，系统性能的改善情况，以下设立一个简单的系统模型。假设系统模型和参数如下：设一共有10个子频段，每个子频段有64个可用编码信道，一共有两种业务。第一种业务：下行链路的业务占用5个编码信道，上行链路的业务占用1个编码信道。业务以泊松率到来，平均每秒到达1个业务；每个业务的服务时间是随机变量，且呈负指数分布，平均服务时间是1秒。第二种业务：下行链路的业务占用3个编码信道，上行链路的业务占用3个编码信道。业务以泊松率到来，平均每秒到达2个业务；每个业务的服务时间是随机变量，且呈负指数分布，平均服务时间也是1秒。(为了简单起见，假设这两种业务的服务时间都是符合负指数分布的随机变量，并且参数相同。)业务到达后，如果不能立即得到服务，则视为阻塞，并且立即退出。本文以下部分针对两种算法进行计算机模拟。一种是传统的方法：将总的频带资源划分为容量相同的两部分，分别供上行链路的业务和下行链路的业务使用。另一种是本文提出的算法。计算机模拟的结果如图3和图4所示。在图3中，2=30，1是变量。在图4中，1=30，2是变量。图中，*表示资源均分情况下的阻塞率；000表示本文所述方法下的阻塞率。图3 图4从以上两图中可以看出，采用灵活的信道资源分配方案将明显的降低阻塞率，相当于提高了信道容量。六.3G技术带来的移动视频通讯时代在当前的技术和网络环境下，视讯业务几乎全部集中在固定网络环境下。其中一个最根本的原因就是2G时代(GSM)，移动网络能够提供的理论网络带宽只有几Kbps两百Kbps左右。正常使用中，网络实际带宽一般不超过100Kbps。随着3G技术的推出和发展成熟，各种3G制式能够提供的网络带宽均大幅提升，当前各运营商计划采用和正在采用的制式和速率如下： 中国移动： TD-HSDPA： 下行：2.8Mbps，上行：128Kbps(当前采用) TD-HSUPA： 下行：2.8Mbps，上行：1.6Mbps(计划采用) 中国电信： CDMA2000 EVDO Rev.A 下行3.1M 上行1.8M (bit/s) (当前采用) CDMA2000 EVDO Rev.B 下行9.3M 上行5.4M (计划采用) 中国联通： WCDMA HSPA 下行14.4M 上行5.75M (当前采用) WCDMA HSPA+： 下行28M 上行5.8M (计划采用)各种3G制式上，无论是上行带宽，还是下行带宽，最高理论带宽均达到1MBPS甚至几MBPS以上。一个普遍的常识是：视频通信所需要的网络带宽远远大于语音通信所需要的网络带宽，毫无疑问3G移动时代的到来，必将促进移动视频通信的迅猛发展。2009年世界移动通信大会发布，华为发布了全球首款3G高清视讯终端VIEWPOINT9000系列产品，引起业界瞩目。该产品创新性地将“高清视频会议”和“高速3G网络”融合，实现了高清视频会议在3G网络上承载，改变了传统视频会议只能基于固定网络接入的历史，也为专业级移动视频通信掀开了崭新一页。 通过下图我们可以了解到这一系统的基本应用方式和场景： 3G视频会议基本网络组网图示 华为高清视讯终端带3G接入功能ViewPoint 9036/9035终端通过3G接入到无线核心网络，然后由无线核心网络同固定核心网络实现互联，从而接入到华为的高清MCU8660/8650上，从而召开一个3G无线高清多点会议。这个多点会议语音质量可以达到CD音质效果(48K采样，256Kbit/s立体声)，在3G带宽分配足够的情形下，图象质量可以达到720p高清影院级别效果。如果提供更高的3G无线带宽，甚至还能够达到1080p高清效果。 下图是一个无线3G和固定网络混合接入组成的多点高清会议场景示意图： 3G无线网络和固定网络混合组网的多点高清视频会议图示 在该应用场景中，一部分华为ViewPoint 9036/9035高清终端通过3G接入到无线核心网络，然后由无线核心网络同固定核心网络实现互联，再接到固定网络中的华为高清MCU 8660/8650上;另一部分华为ViewPoint 9036/9035高清终端通过固定网络直接接入到华为高清MCU 8660/8650上，从而形成一个移动和固定网络混合组网的多点高清视频会议。同样，这个多点会议语音质量可以达到CD音质效果(48K采样，256Kbit立体声)，图象质量可以达到720p高清影院级别效果。如果提供足够的3G无线带宽，还能够达到1080p高清效果。另外，为了适应无线3G网络由于地域、天气等客观自然原因导致的信号强弱变化大、网络延时、网络抖动、网络丢包、带宽变化等特点，华为特有的AV-QOS(语音图象质量保障技术)技术能够做出实时的监控调整，并对数据进行丢包补充和纠错，保证图象和语音效果不受影响，真正实现了在任何时候、任何地方、任何人都能享受优质高清视频会议通信服务。 华为提供的无线3G视频会议系统是一个专业级别的会议系统。目前能够在众多无线领域和场景得到应用。如：野外应急视频通信、高清应急指挥、现场监控等。在发生紧急情况下，应急移动通信车可搭载3G高清视讯终端，第一时间出现在每个重大公共突发事件的现场，获取现场的完整信息，为政府应急指挥部提供决策依据;在交通和固定网络建设相对滞后的偏远区域，借助3G高清视讯终端，偏远地区有望与外界更紧密相连，相关的惠民政策能第一时间传达;在重大工程项目的实施现场，通过部署3G高清视讯终端，能实时传回各个重要质量控制点的现场画面，为工程的建设保驾护航;在公安部门勘察重大犯罪现场时，3G高清视讯终端能实时将现场无法保存的信息分享给远在公安总部的专家，帮助公安部门第一时间获得破案的关键信息等等。七展望短短几个月，各运营商已经各自推出了自己的3G品牌战略。移动品牌“G3”，隐含之意非常明确：相对于2G时代的全球通、动感地带和神州行业务来说，中国移动的“G3”是3G网络技术品牌，代表与3G相关的业务，如数据卡、视频电话等;而中国电信品牌“天翼”，一看容易让人联想到天空中飞鸟的翅膀，蕴含“移动”之意。中国电信希望宣扬的是其运营业务从固定网络业务扩展到了(3G)移动网络;中国联通的品牌“沃”，一方面中文拼音的“wo”意指WCDMA这个全球最成熟的3G技术;另一方面，确定了联通以客户为中心，为客户服务的要旨。 所有这一切，均带来了一个显而易见的信息，那就是：3G无线时代已经到来。在这次做论文的过程中，得到了许多数据专业技术支撑人员、以及论文指导老师的大力协助，在此表示衷心感谢。待添加的隐藏文字内容3参考文献移动通信技术(第2版)3G业务技术及应用