3G入門理論知識(shí)詳細(xì)介紹
近幾年，全球移動(dòng)通信迅速發(fā)展，發(fā)達(dá)國家的移動(dòng)電話普及率已經(jīng)達(dá)到70％以上，有的地區(qū)甚至接近100％。在我國截止到2003年7月底，移動(dòng)用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2.4億，且仍然具有良好的發(fā)展勢(shì)頭。由于頻率資源的緊張和對(duì)更多業(yè)務(wù)的需要，2G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足需要，3G是發(fā)展的必然趨勢(shì)。ITU針對(duì)3G規(guī)定了五種陸地?zé)o線技術(shù)，其中WCDMA、CDMA2000和TD－SCDMA是三種主流技術(shù)。
在三種技術(shù)中，WCDMA和CDMA2000采用頻分雙工（FDD）方式，需要成對(duì)的頻率規(guī)劃。WCDMA即寬帶CDMA技術(shù)，其擴(kuò)頻碼速率為3.84Mchip/s，載波帶寬為5MHz，而CDMA2000的擴(kuò)頻碼速率為1.2288Mchip/s，載波帶寬為1.25MHz；另外，WCDMA的基站間同步是可選的，而CDMA2000的基站間同步是必需的，因此需要全球定位系統(tǒng)（GPS），以上兩點(diǎn)是WCDMA和CDMA2000最主要的區(qū)別。除此以外，在其它關(guān)鍵技術(shù)方面，例如功率控制、軟切換、擴(kuò)頻碼以及所采用分集技術(shù)等都是基本相同的，只有很小的差別。
TD－SCDMA采用時(shí)分雙工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，擴(kuò)頻碼速率為1.28Mchip/s，載波帶寬為1.6MHz，其基站間必須同步，與其他兩種技術(shù)相比采用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、上行同步及動(dòng)態(tài)信道分配、接力切換等技術(shù)，具有頻譜使用靈活、頻譜利用率高等特點(diǎn)，適合非對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
在我國，3G運(yùn)營商共有三家，分別是中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通，下我們從就標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)性能、設(shè)備成熟性、漫游能力等方面的因素這幾個(gè)方面對(duì)WCDMA、CDMA2000和TD－SCDMA進(jìn)行比較分析。
WCDMA標(biāo)準(zhǔn)由3GPP組織制訂，目前已經(jīng)有四個(gè)版本，即R99、R4、R5和R6，其中R99版本已經(jīng)穩(wěn)定，目前處于完善過程中。它的主要特點(diǎn)是無線接入網(wǎng)采用WCDMA技術(shù)，核心網(wǎng)分為電路域和分組域，分別支持話音業(yè)務(wù) 和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并提出了開放業(yè)務(wù)接入（OSA）的概念，目前的設(shè)備多基于R99版本，最高下行速率可以達(dá)到384kbit/s。R4版本是向全分組化演進(jìn)的過渡版本，與R99比較其主要變化在電路域引入了軟交換的概念，將控制和承載分離，話音通過分組域傳遞，另外，R4中也提出了信令的分組化方案，包括基于ATM和IP的兩種可選形式。R5和R6是全分組化的網(wǎng)絡(luò)，在R5中提出了高速下行分組接入（HSDPA）的方案，可以使最高下行速率達(dá)到10Mbit/s，目前標(biāo)準(zhǔn)仍在制訂中。
CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2組織制訂，版本包括Release0、ReleaseA、EV－DO和EV－DV，Release0的主要特點(diǎn)是沿用基于ANSI－41D的核心網(wǎng)，在無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)增加支持分組業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，此版本已經(jīng)穩(wěn)定。聯(lián)通(促銷產(chǎn)品 主營產(chǎn)品)即將開通的CDMA二期工程采用的就是這個(gè)版本，單載波最高上下行速率可以達(dá)到153.6kbit/s。ReleaseA是Release0的加強(qiáng)，單載波最高速率可以達(dá)到307.2kbit/s，并且支持話音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)的并發(fā)。EV－DO采用單獨(dú)的載波支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可以在1.25MHz標(biāo)準(zhǔn)載波中支持平均速率為600kbit/s、峰值速率為2.4Mbit/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，到EV－DV階段，可在一個(gè)1.25MHz的標(biāo)準(zhǔn)載波中，同時(shí)提供語音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)3.1Mbit/s。
TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也由3GPP組織制訂，目前采用的是中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)組織制訂的TSM標(biāo)準(zhǔn)，基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)其實(shí)就是在GSM網(wǎng)絡(luò)支持下的TD－SCDMA系統(tǒng)。TSM系統(tǒng)的核心思想就是在GSM的核心網(wǎng)上使用TD－SCDMA的基站設(shè)備，其A接口和Gb接口與GSM完全相同，只需對(duì)GSM的基站控制器進(jìn)行升級(jí)。一方面利用3G的頻譜來解決GSM系統(tǒng)容量不足，特別是在高密度用戶區(qū)容量不足的問題，另一方面可以為用戶提供初期最高達(dá)384kbit/s的各種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的TD－SCDMA系統(tǒng)對(duì)已有GSM網(wǎng)的運(yùn)營商是一種很好的選擇。以后TD－SCDMA將融入3GPP的R4及后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中。
在標(biāo)準(zhǔn)的完整性方面，三種技術(shù)在無線接入技術(shù)方面都有完整的定義和提高速率的方案，在核心網(wǎng)技術(shù)方面，都有向分組化演進(jìn)的路線，但3GPP在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面的思路更清晰。在業(yè)務(wù)、網(wǎng)管、計(jì)費(fèi)相關(guān)規(guī)范方面，3GPP的定義更嚴(yán)謹(jǐn)、更完善。
對(duì)于話音業(yè)務(wù)，由于三種系統(tǒng)載波帶寬不同，一般比較單位帶寬內(nèi)的平均容量。雖然不同公司在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)設(shè)定的條件不完全相同，但是WCDMA和cdma2000的結(jié)果相近，TD－SCDMA也沒有大的差別。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量，一般用系統(tǒng)的單位帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)吞吐量來表示，3G引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使是對(duì)同一系統(tǒng)，不同的業(yè)務(wù)組合也會(huì)產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)吞吐量。一般對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的比較都針對(duì)同一小區(qū)內(nèi)用戶均使用相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從仿真的結(jié)果看，對(duì)于中低速數(shù)據(jù)，WCDMA和cdma2000是基本相當(dāng)?shù)模荳CDMA在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上具有優(yōu)勢(shì)。TD－SCDMA由于其技術(shù)特點(diǎn)，在理論上具有較高的頻譜效率，適合提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但還需要得到更多試驗(yàn)的驗(yàn)證。
基站的覆蓋范圍主要由上下行鏈路的最大允許損耗和無線傳播環(huán)境決定。在工程上一般通過上下行鏈路預(yù)算，來估算基站的覆蓋范圍，在相同的頻帶內(nèi)，WCDMA和cdma2000的覆蓋基本相同。由于TD－SCDMA采用TDD方式，在覆蓋上要遜于采用FDD方式的其它兩種技術(shù)。總之，WCDMA和cdma2000同為FDD的CDMA技術(shù)，技術(shù)上沒有本質(zhì)差別，許多仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果反映系統(tǒng)性能基本相當(dāng)。TD－SCDMA與其它兩種技術(shù)有較大差別，要做更多的仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證其性能。 良好的全球漫游能力有利于與其他運(yùn)營商的合作和吸引高端用戶，影響漫游能力的主要因素包括運(yùn)營商的采用情況、使用頻段以及信令的互通性。從運(yùn)營商的選擇看，雖然CDMA2000的商用早于WCDMA和TD－SCDMA，而且應(yīng)用范圍也較廣，但是從全球主要運(yùn)營商的選擇來看，80％的運(yùn)營商選擇WCDMA技術(shù)，這就為WCDMA的漫游能力提供了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。
從使用的頻段看，CDMA2000多采用帶內(nèi)演進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)，即多數(shù)運(yùn)營商使用CDMAOne的800MHz頻段，WCDMA多采用ITU規(guī)定的2GHz頻段。在我國，信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)公布了3G的頻率規(guī)劃，可以看出，對(duì)于FDD和TDD方式都是首先啟用2GHz頻段。
從信令互通性看，在核心網(wǎng)方面，WCDMA基于GSM的移動(dòng)應(yīng)用協(xié)議（MAP），用戶識(shí)別使用和GSM系統(tǒng)相同的IMSI（國際移動(dòng)用戶識(shí)別），實(shí)踐證明具有良好的互通性。CDMA2000采用基于CDMAOne的ANSI－41協(xié)議，用戶識(shí)別使用基于MIN的IMSI，雖然在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)互通不成問題，但要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)踐證明這些都影響了漫游能力。TD－SCDMA目前還沒有商用網(wǎng)絡(luò)，其漫游將有賴于多模終端的出現(xiàn)。 設(shè)備成熟度是運(yùn)營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)要考慮的一個(gè)重要因素，它關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。從目前的情況看，CDMA2000是最成熟的，尤其在終端方面，商用終端種類達(dá)到一百多種（使用頻段在800MHz～1.9GHz），用戶可以有更多的選擇。CDMA2000已經(jīng)在韓國、日本、美國、加拿大等國家運(yùn)營，截止到2002年底用戶總數(shù)達(dá)到2700萬。WCDMA的R99版本的系統(tǒng)產(chǎn)品也基本成熟，終端仍是開展業(yè)務(wù)的瓶頸，目前商用終端種類只有十種左右（使用頻段為2GHz）。已經(jīng)開通的商用網(wǎng)絡(luò)主要是日本NTTDoCoMo和2002年底剛剛開通的J－phone的網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)在15萬左右。
目前，不論在系統(tǒng)還是終端方面，TD－SCDMA的產(chǎn)品成熟度都落后于WCDMA和CDMA2000，尚無商用網(wǎng)絡(luò)開通，還缺少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測(cè)試的工具。在系統(tǒng)方面，預(yù)計(jì)2003年將先推出基于TSM的產(chǎn)品，基于3GPPR4核心網(wǎng)的產(chǎn)品尚在研發(fā)；在終端方面，有推出多模終端的計(jì)劃，但將先推出GSM/TD－SCDMA雙模終端，GSM/WCDMA/TD－SCDMA三模終端的推出時(shí)間將會(huì)更晚。
三種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，并沒有一個(gè)單一的完美方案。另外，以上分析都基于現(xiàn)階段的情況，有些因素會(huì)隨時(shí)間推移而改變，尤其是設(shè)備的成熟度問題，所以在三家運(yùn)營商分別選擇三種標(biāo)準(zhǔn)之后我們更有一個(gè)清晰的對(duì)比，看看究竟是誰家的技術(shù)更適合國內(nèi)用戶。■
