通信學論文-３Ｇ無線傳輸技術.doc

通信學論文-無線傳輸技術論文關鍵詞3GWCDMACDMA2000論文摘要3G的時代已經來臨，其主要技術標準WCDMA和CDMA2000誰優(yōu)誰劣自然引起了我們的關注。本文從各個方面對兩個技術標準做了全面的對比研究。一、引言上世紀70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調頻系統(tǒng)，但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代，相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點，如頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產生了以CDMA為基礎的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優(yōu)點。隨著網(wǎng)絡的廣泛普及，圖像、話音和數(shù)據(jù)相結合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務的業(yè)務量大大增加，人們對通信業(yè)務多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統(tǒng)遠遠不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動通信技術，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求，支持高速多媒體業(yè)務、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術實現(xiàn)、規(guī)范標準化、網(wǎng)絡演進等方面都存在較大差異。WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務。其缺點是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無線側設備可以共用的很少。CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較WCDMA和CDMA2000物理層技術細節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點不同，造成了不同的技術特點。WCDMA技術規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。（1）這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點：內環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內可容納更多的用戶數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術是非常必要的。系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。系統(tǒng)均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。WCDMA工作頻段：19002025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，21102170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，21102170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用19002025MHz頻段(上行)，21102170MHz(下行)。（2）兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點：擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務，并且可實現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內最高數(shù)據(jù)速率達2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。支持不同的核心網(wǎng)標準。WCDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡協(xié)議。WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質量，并支持多用戶。為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務而部署的所有業(yè)務也支持WCDMA業(yè)務，為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進行功能升級。2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡接口的比較3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。WCDMA的接口標準規(guī)范、制定嚴謹、組織嚴密，而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務必須可以和話音一樣實現(xiàn)無縫的漫游，這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡演進的比較（1）WCDMA的網(wǎng)絡演進技術現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無線業(yè)務），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達2M/s。（2）CDMA2000網(wǎng)絡演進技術主要的CDMA2000運營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標準，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進分為空中接口、網(wǎng)絡接口及核心網(wǎng)絡演進等方面。目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。窄帶CDMA網(wǎng)絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標準，然后廠家依據(jù)標準開發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標準。窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎，IS241D規(guī)范在1999年底發(fā)布，目前IS241E規(guī)范還未正式發(fā)布。三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度，還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看，兩種標準最后不能融合成一種，但可以共存。在我國，GSMMAP網(wǎng)絡已形成巨大的規(guī)模，歐洲標準的WCDMA在網(wǎng)絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進，從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對GPS依賴較大；在小區(qū)站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現(xiàn)同步，將造成室內和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設備制造行業(yè)，我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產業(yè)。WCDMA采用全新的CDMA多址技術，并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網(wǎng)絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統(tǒng)的豐富經驗為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網(wǎng)絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級，即