G三大技术标准之完全比较.ppt
评估方法,按ITU的要求，参照通函和M.1225建议，对7个评估内容分以下三个类型开展工作A3.1和A3.7，即频谱效率和覆盖效率进行详细的链路级和系统级仿真。对信道编码/纠错编码、天线系统、基站同步要求、切换、最高用户比特速率、可变比特率、功率控制特性等进行重点评估。对其他内容通过讨论确定是否评估，并主要通过经验判断、分析确定评估结果。,频谱利用率解决广泛使用(高密度、低频率使用费)的关键通信距离/发射功率降低成本(设备成本与网络建设费用)的关键设备价格 系统设备、终端设备与网络建设费用应当不高于有线电话组网能力与现有PSTN的兼容性及与未来网络的适应能力可能提供的业务话音、传真、数据、增值业务、移动性技术先进性 只有高技术才能解决上述问题,移动通信的技术要求,频谱利用率,提高频谱利用率的意义降低频率使用费在有限频谱资源下增加系统容量，满足高密度用户需要降低网络建设工程费用(小区间距可以大一些)定义：每小区内单位频带能提供的信道数(ch/MHz/cell)典型无线通信系统的频谱利用率比较 接入方式 FDMA TDMA CDMA SCDMA(TACS)(GSM)(IS-95)理论 1 15 20 100 试验 1 3-7 10 50SCDMA 技术是目前具有最高频谱利用率的技术,发射功率的考虑,降低无线设备发射功率的意义对基站：降低成本(高功放及其电源是基站成本主要部分);提高可靠性并便于维护对终端设备 降低功耗：提高电池使用时间；减轻电磁辐射对人体影响 降低发射功率的限制：要达到一定通信距离电波传播衰落接收机灵敏度信号的抗多径及干扰的能力典型无线通信系统的每信道基站发射功率比较系统 TACS GSM IS-95 SCDMA最大发射功率 30-50W 2-3W 1W 0.1W,核心网(CN),无线接入网(RAN)2G 3G,第三代移动通信示意图,GSM,PDC,IS-41核心网(CDMA网络),GSM核心网,IS-95 CDMA,cdma2000-1x、3x,W-CDMA,无线接口后向兼容,核心网络后向兼容,新的无线接口,NNI,TD-SCDMA/TD-CDMA,IP核心网,全IP网络,3G的三大主流技术标准比较,3G的三大主流技术标准比较（续）,3G的三大主流技术标准比较（续）,3G的三大主流技术标准比较（续）,内容,Generations of Wireless System移动通信基本概念IMT-2000 要求主要标准IMT-2000 频率分配从GSM向UMTS的演进IS95向第三代的过渡与cdma-2000技术TD-SCDMALAS-CDMA,WCDMA标准发展,3GPP Rel99,3GPP Rel4,3GPP Rel5,功能冻结时间点,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS核心网WCDMA FDD,电路域IP话音承载电路域Call Server/MGW,IP实时多媒体HSPDA,WCDMA标准规划清晰，制定严谨支持高速分组数据接入（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2001/06及以后发布的协议能够保持前向兼容,cdma2000标准发展,IS-95A,规范完成时间点,1995,1998,2000,QCELP话音编码9.6kbps,115.2kbps 8码道捆绑,307.2kbps话音容量加倍,cdma20001xEV-DO/DV,2002,DO:高速数据业务DV:高速数据业务话音业务,IS-95B,cdma20001x,cdma2000-3x,?,cdma2000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,未来高速数据业务发展分析,WCDMA和cdma2000高速数据业务比较,接口开放性分析,WCDMA规范制定严谨，组织严密3GPP规范规定，WCDMA所有接口都是开放的日本的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IS95厂家设备难以互通，给运营商设备选型带来了较大问题Abis接口不开放，不同厂商的BTS和BSC不能互通,信令组网与漫游分析,WCDMA和cdma2000信令组网与漫游比较,在我国应用时，处理CDMA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,信令组网与漫游分析（续）,关键技术分析,关键技术分析,关键技术分析,语音能力分析,WCDMA与cdma20001x的语音能力相当,语音业务容量(单位：Erlang/MHz/cell),WCDMA仿真及测试数据来自华为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,数据能力分析,数据业务容量(单位：Kbps/MHz/cell),WCDMA数据业务容量比cdma2000要大,预置条件,WCDMA仿真及测试数据来自华为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,无线覆盖分析,华为WCDMA、cdma2000在核心频段灵敏度测试结果,地点：上海外场，一般城区 时间：2001/12 车速：60km/s；测试条件：双极化天线、增益17.15dbi、挂高25米,华为WCDMA覆盖性能测试结果,WCDMA、cdma2000在核心频段的无线覆盖能力相当,对智能天线支持的分析,智能天线是3G中最重要的增强技术之一 4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、覆盖面积提高50%采用智能天线技术建设移动网，每用户成本可减少约27%,WCDMA标准能够更好的支持智能天线技术,TD-SCDMA技术的评估结果,中国的TD-SCDMA提案完全符合并超出ITU的最低要求验证了TD-SCDMA技术的优势，如:由于采用智能天线和同步CDMA技术，所以容量大成本低适合非对称数据的传输频段使用灵活,TD-SCDMA的标准化情况（续）,1998年11月TG8/1伦敦会议明确TD-SCDMA符合IMT-2000要求，适应于所有环境应用。1999年3月完成TD-SCDMA关键参数1999年4月成立中国无线通信标准研究组(CWTS)，组织国内几十个单位共同制定移动通信标准；1999年10月完成提交到ITU的TD-SCDMA无线接口技术规范；1999年11月TG8/1会议通过TD-CDMA作为RSPC建议CDMA TDD一个标准(5.3节)2000年5月ITU-R RA-2000正式批准RKEY(M.1455)和RSPC建议(M.1457),TD-SCDMA在3GPP的标准化,中国在ITU一直倡导TDD的融合1999年初主办多次TDD融合专题研讨会，并开始向3GPP提交文稿；1999年5月CWTS加入3GPP；1999年9月运营者融合组织(OHG)包括TD-SCDMA的两种码片速率的CDMA TDD方式；1999年10月TSG RAN接受接受一个TDD模式，两个选项的概念，接受1.28Mcps码片速率。TD-SCDMA正式开始在3GPP的标准化；,TD-SCDMA在3GPP的标准化(续),1999年底基本接受保留两个TDD优势，明确标准化计划，即2000年6月完成技术报告计划；R00完成标准化；3GPP在Release 4，即2001年3月完成低码片速率(TD-SCDMA)的标准化工作；核心网分为基于GSM/GPRS(R99、R4)和全IP(R5)两个阶段。,TDD双工方式的优点,频谱灵活性：不需要成对的频谱。在2GHz以下已很难找到成对的频谱上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于使用智能天线等新技术支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙宽度FDD系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。在不对称业务中，一半频率是浪费FDD系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：频段相对固定，不可能灵活使用(例如下行频段比上行频段宽一倍)到底需要什么样的不对称性？成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现RF收发信机,TDD双工方式的缺点,峰值/平均发射功率之比随时隙数增加而增加 CDMA系统已要求较大的峰值/平均发射功率之比 此比值随时隙数增加而增加，例如TD-SCDMA可能再增加7dB；而UTRA-TDD则可能增加12dB 因CDMA要求线性工作，此最大发射功率不可能很大，故TDD系统的通信距离较小 通信距离(小区半径)还受电波传播的时延所限制，通常小区半径为FDD系统的30%左右 不连续发射，抗拒快衰落和多普勒效应的能力低于FDD系统。在高速移动环境的性能较差，故目前TDD系统仅支持终端移动速度为120km/h。,TDD 和 FDD,在第三代移动通信中必要的两种双工方式 FDD 适合于大区制的全国系统 适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等 TDD 适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖 适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务 能提供成本低廉的设备 预计在3G中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用FDD提供大区制对称业务，在城市及近郊区使用TDD系统，用多模终端实现漫游,IMT2000的CDMA TDD标准概况,两种CDMA TDD RTT：TD-SCDMA和UTRA TDD 两种TDD方案的异同：项目TD-SCDMAUTRA TDD 带宽和码片速率1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps 帧结构7时隙/5ms15时隙/10ms 智能天线使用难使用 同步CDMA1/8chip2chips 多用户检测使用使用 软件无线电全面使用部分使 切换接力切换硬切换 相同技术：信道编码和交织、调制(QPSK)、DCA、TDX、ODMA等等 设计思想：全面满足IMT2000要求室内系统，作为FDD的补充,TD-SCDMA 的关键技术,时分双工.适应于无线资源的自适应分配码分多址.允许同时多个用户接入联合检测.使同小区内干扰减至最小动态信道分配.从而减少小区间的干扰智能天线.进一步降低小区间的干扰,时分双工的优势：可用于不成对频段 无需成对的有双工间隙的频段通过适配于用户话务需要，频谱效率得到了提高上行和下行使用同样的载频，因此无线传播是对称的最适用于智能天线技术的实现,TDD(时分双工技术),5ms,1上行时隙和6下行时隙 用于文件下载,internet浏览等(适用于下行数据流量大)可达2Mbit/s传输速率,5ms,5ms,对称结构(适用于语音呼叫等),6上行时隙/1下行时隙(文件上传等),灵活分配上下行话务信道,Example:,CDMA 特性多用户同时接入同一无线信道基于用户需要分配容量每一个 CDMA 用户，同其他使用同样的无线信道和时隙的用户产生干扰(MAI=多接入干扰),码分多址技术(cdma),最多16个码型,1.6 MHz,下行,下行,下行,下行,上行,每一个用户通过临时分配的CDMA码来识别,Timeslot,下行,下行,联合检测Joint Detection,联合检测Joint Detection:所有信道的信号被同时解码从复合信号中减去其他信道的信号来获得每一个信道的信号联合检测可获得小区内干扰为零,一个特定的空中接口脉冲结构,允许通过接收器来估计无线信道 考虑到被估计的无线信道，所有信号同时被检测,避免多接入干扰相对扩大检测动态范围，因此不需要软切换小区内干扰最小化,JD是怎样工作的?,为什么 JD 这么重要?,联合检测Joint Detection,如果每时隙只有 1 个用户信号,联合检测(JD)不是有效的.在同步CDMA模式下,多个用户共享每个时隙,联合检测是有效的.通过联合检测的MAI计算矩阵,去除多用户干扰(MAI，由CDMA多个用户信号引起的)结论：通过去除MAI增加了CDMA的负载系数，JD增加了的CDMA 系统容量(乘 3).通过去除 MAI,对多用户信号检测动态范围达20 dB，无需快速功率控制.,联合检测导致最优 TD-SCDMA 容量,联合检测图示,8码道/时隙为例,信道评估参数:直达信号和延迟信号的电平和时间等,动态信道分配(DCA),每个小区的多个无线信道允许频域信道动态分配1.6 MHz 的 TD-SCDMA 带宽，同5 MHz 的带宽相比，在同样的频谱范围内可以有三倍以上的无线信道,以下 3 种动态信道分配方法面减少小区间干扰，频谱效率得到了优化,频域动态信道分配(FDMA),动态信道分配(DCA),动态信道分配(DCA),7 个时隙减少了在一个 TD-SCDMA 载频中每个时隙同时激活的用户的数量每个载频的多个时隙允许动态地将最小干扰的时隙分配给激活的用户,时域动态信道分配(TDMA),通过使用适应性智能天线，可以基于每一个用户实现方向性解耦,空域动态信道分配(SDMA),动态信道分配(DCA),慢速 DCA:根据测量结果对每个小区的信道分配质量指示值Pi 许可控制:允许使用信道的需要的SIR(其质量基于slow DCA)快速 DCA:对UDD 数据即时分配无线资源Code pooling:当业务需要超过一个无线资源时,在同一个时隙上使用多码,动态信道分配(DCA),信道分配或拒绝,DCA 算法,信道分配成本函数,信道分配,优先级表更新函数,优先级表,业务类型,呼叫建立,路径损耗,无线资源数量(Bit rate),成功的呼叫,小区内切换,小区间切换,掉话 drop out,测量(I,CIR,BER.),加权,动态信道分配(DCA)算法,上行同步,通过精确调整移动台 发射的时间提前量不同移动台信号 同时到达基站保证扩频码间正交性提高联合检测性能,智能天线(Smart Antenna),波束成型-智能天线,功率,天线的每个单元是全向的 波束成型是通过单天线单元的不同功率和脉冲形状而形成的,智能天线有效性,蜂窝TDD 复用情况下，减少小区间干扰:智能天线的平均方向性 8 dB=增长的 C/I 率.增长的 C/I 关系等同于减少减少小区间干扰(ICI)8 dB.,没有智能天线:小区复用簇 c=3 导致相对 C/I 8 dB.有智能天线:小区复用簇 c=3 导致相对 C/I 16 dB.智能天线增益:通过减少小区间和小区内的干扰，每个小区的容量增长了 2倍.,中国频率资源分配:,TD-SCDMA,W-CDMA,空中接口,TDD,FDD,模式,20+15 MHz,60 MHz,频段,1.6 MHz,5 MHz,射频带宽,可用性,从 2003 开始(目前:WLL),1900,1920,1980,2010,2025,60 MHz,60 MHz,20 MHz,15 MHz,FDD(上行),FDD(下行),TDD,TDD,卫星,空,30MHz,2110,2170,空,1885,85 MHz,15 MHz,现在,任何频谱都可用于 TD-SCDMA,双工间隔 190 MHz,现在,1.6 MHz,15+85 MHz,TDD,?TD-SCDMA?,无需使用成对的频段,TD-SCDMA满足各种场合无线覆盖,宏蜂窝覆盖,小区半径:350m至20Km 室外覆盖郊外，乡村等地域支持终端高速移动传输速率可达384 kbps,微微蜂窝覆盖,小区半径:室内室内覆盖低速移动(10km/h)传输最高可达2 Mbps或更高,小区半径:50-300m城市、热点地区覆盖中等速率移动(10km/h)传输速率可达384 kbps,微蜂窝覆盖,TD-SCDMA:适用于TDD频段的3G技术,TD-SCDMA,IMT2000和3GPP Release 4 的重要组成部分,高效的空中接口,3G技术中最新的空中接口技术适用与非对称数据传输的理想方案,完全的3G解决方案,完全适用于大范围覆盖也适用于用户密集地区,简便的网络规划,没有小区呼吸没有软切换,余永聪:接力切换（硬切换）,TD-SCDMA的关键技术,智能天线+多用户检测 多时隙的TDMADS_CDMA(帧结构)同步CDMA 用软件无线电技术实现 信道编码和交织(和3GPP相同)接力切换,预期达到的目标 高频谱利用率 低设备成本 满足IMT2000基本要求,TD-SCDMA技术基础：智能天线,空分多址大大增加系统容量,降低发射功率波束赋形时可以克服 多径传播问题,基带数字信号处理为每条信道提供一条赋形天线发射波束,TD-SCDMA技术基础：同 步 CDMA,定义上行链路各终端信号在基站解调器完全同步优点CDMA码道正交，降低码道间干扰，提高CDMA容量简化硬件，降低成本,基站解调器,码道1,码道2,码道N,用软件处理基带信号硬件平台 高速（A/D）变换数字信号处理（DSP）,TD-SCDMA技术基础：软件无线电,RF收发信机,A/D,D/A,基带处理器,MCU,话音编译码器,人机界面,DSP,TD-SCDMA技术：接力切换,MS和BS0通信BS0通知邻近基站信息基站类型、工作载频、定时偏差、忙闲等等MS搜索基站BS或MS发起切换请求系统决定切换执行MS同时接收来自两个基站的相同信号完成切换,TD-SCDMA在3GPP的进展,TD-SCDMA的技术特点和优势,特点：TDD技术基于智能天线；采用软件无线电技术；采用1.6MHz载频间隔；优点频段使用灵活；采用1.6MHz带宽，在5MHz内可有三个载频，系统应用灵活适应于非对称数据传输，适合无线Internet业务频谱效率高，容量大；成本低；,
