毕业论文-第三代移动通讯系统的研究与应用

5 3种主流技术标准的比较

5.1 三种标准的主要优劣势分析

CDMA2000的优点主要是产品成熟度较高，近期建网成本可能稍低；其次非核心频段的产品已大规模商用，有成熟的组网经验，网规网优也比较容易；CDMA2000 1x商用终端种类较多，已经超过300种。CDMA2000也有缺点，这主要包括：第一、将来的规模效应小；第二、全球漫游能力有一定的局限性，尤其在欧洲；第三、核心频段上的产品尚未成熟；第四、必须采用GPS同步，所以存在一定风险。

WCDMA的优势首先是规模效应大，全球漫游能力强，因为GSM网络用户占移动用户的70%以上，116家获得3G牌照的运营商中的绝大多数（114家）选择了WCDMA；第二，WCDMA已有核心网基于R4软交换构架的商用产品，向全球IP网络演进的路线明确；第三，WCDMA可以采用异步和同步方式，风险小。WCDMA的劣势主要表现在：第一，标准和产品成熟度较低，版本更新频繁；第二，目前商用终端10种左右，相对较少，并且互操作性有待印证；第三，目前商用用户较少，市场有待进一步培育。

TD-SCDMA 技术的优点是能够为网络运营商提供从第二代网络向现有的传输链接提供第三代业务网络的渐进、无缝的转换，因为码分多址、智能天线、移动电话与基站之间的互同步和现在所有的利用先进的硅工艺以物理方式实现的联合检测等高级功能，频谱的利用率可能会比普通GSM高出3到5倍，这些技术优势将会给运营商和终端OEM带来较以往更连贯的经营模式，并能够缩短类似3G业务的面市时间，促进应用和内容的开发。作为ITU-T接受的低码片率TDD世界级标准，能够在一个移动连接过程中大幅度地调节分配给上行链路和下行链路通信的时间比例，是TD-SCDMA 的一个独一无二的性能。这种特性可以最大限度地提高频谱的利用率，这对于移动互联网应用迅速增长、频谱资源比较宝贵的亚太地区尤为重要。另外，与WCDMA和CDMA2000共享的频分双工FDD模式不同的是，TD-SCDMA所用的时分双工TDD技术是国际电联选用的3种3G标准中唯一的TDD技术，

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TD-SCDMA组网可以采用TSM和LCR两种方式。这使TD-SCDMA在某种程度上具有不可替代的优越性，它不是其他制式的补充。TD-SCDMA无线接入网可部署在现有的GSM核心网基础上，这种方式已由CWTS制订为TSM标准。TSM可以采用混合组网和独立组网两种方式。TSM混合组网时，其核心网设备使用现有的频带宽度窄，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。而且，TD-SCDMA系统要精确实，小区间保持同步，对定时系统要求高。 5.2 三种标准的各种性能的比较 1)稳定性

在标准稳定性的方面,WCDMA标准由3GPP组织制订,目前已经有四个版本,即R99、R4、R5和R6,其中R99版本已经稳定,目前处于完善过程中它的主要特点是无线接入网采用WCDMA技术,核心网分为电路域和分组域,分别支持话音业务和数据业务,并提出了开放业务接入(OSA)的概念,目前的设备多基于R99版本,最高下行速率可以达到384kbit/s。R4版本是向全分组化演进的过渡版本与R99比较其主要变化在电路域引入了软交换的概念,将控制和承载分离,话音通过分组域传递,另外,R4中也提出了信令的分组化方案,包括基于ATM和IP的两种可选形式。R5和R6是全分组化的网络,在R5中提出了高速下行分组接入(HSD- PA)的方案,可以使最高下行速率达到10Mbit/s,目前标准仍在制订中。 CDMA2000标准由3GPP2组织制订,版本包括R0、RA、EV-DO和EV-DV,R0的主要特点是沿用基于ANSI-41D的核心网,在无线接入网和核心网增加支持分组业务的网络实体,此版本已经稳定。联通已经开通的CDMA二期工程采用的就是这个版本,单载波最高上下行速率可以达到153.6kbit/s。RA是R0的加强,单载波最高速率可以达到307.2kbit/s,并且支持话音业务和分组业务的并发。EV-DO采用单独的载波支持数据业务,可以在1.25MHz标准载波中支持平均速率600kbit/s、峰值速率为2.4Mbit/s的高速数据业务,到EV-DV阶段,可在一个1.25 MHz的标准载波中,同时提供语音和高速分组数据业务,最高速率可达3.1Mbit/s。

TD-SCDMA标准也由3GPP组织制订,目前采用的是中国无线通信标准组织制订的TSM标准,基于TSM标准的系统其实就是在GSM网络支持下的TD-SCDMA系统。TSM系统的核心思想就是在GSM的核心网上使用TD-SCDMA的基站设备,其A接

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口和Gb接口与GSM完全相同,只需对GSM的基站控制器进行升级。一方面利用3G的频谱来解决GSM系统容量不足,特别是在高密度用户区容量不足的问题,另一方面可以为用户提供初期最高达384kbit/s的各种速率的数据业务,所以基于TSM标准的TD-SCDMA系统对已有GSM网的运营商是一种很好的选择。以后TD-SCDMA将融入3GPP的R4及后续标准中。 2)系统性能

系统性能主要表现为系统容量和覆盖,对于蜂窝系统来说,单纯从理论上计算单小区的容量是没有实际意义的,只能作为参考,必须从蜂窝组网的情况来考察,一般系统容量可以通过系统仿真和实测来获得,下面主要对这两个方面进行比较。首先是容量。在讨论无线系统的容量时,不能脱离具体的业务和无线环境,因此在采用CDMA技术的系统中,空中接口的容量与业务的Eb/IO(比特能量与干扰功率密度之比)、增益处理、其它小区的干扰、基站发射功率和信道码的数量均有关系,下面分别说明对于话音业务和高速分组数据业务,三种技术的容量差别。对于话音业务,由于三种系统载波带宽不同,一般比较单位带宽内的平均容量。虽然不同公司在进行系统仿真时设定的条件不完全相同,但是WCDMA和CDMA2000的结果相近,TD－SCDMA也没有大的差别。对于数据业务容量,一般用系统的单位带宽内的数据吞吐量来表示,3G引入了多种速率的数据业务,即使是对同一系统,不同的业务组合也会产生不同的数据吞吐量。一般对数据吞吐量的比较都针对同一小区内用户均使用相同速率的数据业务,从仿真的结果看,对于中低速数据,WCDMA以和CDMA2000是基本相当的,但是WCDMA做在高速数据业务上具有优势。TD－SCDMA由于其技术特点,在理论上具有较高的频谱效率,适合提供数据业务,但还需要得到更多试验的验证。其次是覆盖。基站的覆盖范围主要由上下行链路的最大允许损耗和无线传播环境决定。在工程上一般通过上下行链路预算,来估算基站的覆盖范围,在相同的频带内,WCDMA和CDMA2000的覆盖基本相同。由于TD－SCDMA采用TDD方式,在覆盖上要逊于采用FDD方式的其它两种技术。总之,WCDMA和CDMA2000同为FDD的CDMA技术,技术上没有本质差别,许多仿真和现场试验结果反映系统性能基本相当。TD－SCDMA与其它两种技术有较大差别,要做更多的仿真和试验验证其性能。

3)业务提供能力

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目前业务的竞争已经成为现有运营商的竞争焦点,对于新的移动运营商也不例外,只有能够提供全方位的大众业务和特色业务,才能更多地争取用户,提高竞争力。

3GPP和3GPP2都对业务分类和业务生成机制进行了规范,在业务种类方面二者基本相同,包括基本话音业务、补充业务以及多种数据业务。在业务生成机制方面,3GPP中定义了多种业务生成机制,例如基于网络的OSA和用户化应用移动网络增强逻辑、移动执行环境和USAT等。这些机制都着眼于能使运营商方便快速地提供业务,并本着业务的提供和基础网络相分离的原则,使得业务可以由运营商以外的第三方提供,在业务和网络之间采用开放的标准接口,业务的开发主要由IT开发人员来完成,运营商负责网络的运营和对众多的业务提供商的组织和管理。3GPP2也提出了相应的业务理念,在智能网方面有WIN规范,在开放业务体系方面,目前并无相关规范,打算采用3GPP的OSA概念。所以3GPP2在开放业务体系方面起步较晚,没有3GPP完善。

4)设备成熟度

设备成熟度是运营商建设网络要考虑的一个重要因素,它关系到网络运行的稳定性、可靠性。从目前的情况看,cdma2000是最成熟的,尤其在终端方面,商用终端种类达到一百多种(使用频段在800MHz～1.9GHz),用户可以有更多的选择。cdma2000已经在韩国、日本、美国、加拿大等国家运营。WCDMA的系统产品也基本成熟,终端仍是开展业务的瓶颈。据统计,到今年9月份为止,全球共有312张3G网络,而其中WCDMA在55个国家和地区中有所建树,网络总数量已经达到122个。目前不论在系统还是终端方面,TD-SCDMA的产品成熟度都落后于WCDMA和cdma2000,还缺少网络规划和测试的工具。

5)漫游能力

良好的全球漫游能力有利于与其他运营商的合作和吸引高端用户,影响漫游能力的主要因素包括运营商的采用情况、使用频段以及信令的互通性。从运营商的选择看,虽然CDMA2000的商用早于WCDMA和TD-SCDMA,而且应用范围也较广,但 是从全球主要运营商的选择来看,80%的运营商选择WCDMA技术,这就为WCDMA的漫游能力提供了良好的发展机会。

从使用的频段看,cdma2000多采用带内演进的方式实现,即多数运营商使用

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