G傳輸技術的比較及其演進策略

移動通信網的傳輸速度(4G／3Ｇ／2.５Ｇ／2Ｇ）移動網絡各個階段的傳輸速度

?2G：?GSM（全球移動通信：GlｏbａｌSyｓtemFoｒMoｂｉlｅCｏｍmuｎiｃａt(yī)ion）移動通信網的傳輸速度為9.６Ｋ/s?２。5G：?ＧＰRS（通用無線分組業(yè)務：GｅneｒalＰacketＲadiｏＳerviｃｅ）移動通信網的傳輸速度可達11５k/ｓ

ＨＳCＳD傳輸速度能夠達到57。6kbps?EDGＥ的傳輸速度可以達到38４k?3G:?３G在室內、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2M/ｓ、38４ｋ／s以及144k/s的傳輸速度。4G：移動模式低速移動用戶(室內或和步行者)中速移動用戶（6０km/h）高速移動用戶(２5０ｋm/h)數據傳輸速率20０Mb/s２０Mb/s2Ｍb/ｓ3G傳輸技術的比較及其演進策略一CDＭA與ＴDＭＡＩTU-R通過的５個HＹPERLＩＮK”http：／/www．qｑreaｄ。com／tag/２0６8／ｉndex.htｍl"＼t"_bｌaｎｋ”無線傳輸技術的ＨＹPＥRLINＫ＂htｔp：／/www。ｑｑｒｅ／z/moｂile/3g/ｉnｄｅx。ｈtml”\t”＿bｌank"３G技術規(guī)范中有３個是基于CDMＡ技術的，有2個是基于TＤＭＡ技術的.基于CDMA技術的技術規(guī)范有ＩMT—2000CDＭAＤS（HＹＰEＲLINＫ"http://ｗww.qｑrｅ／taｇ/２９０9／index．hｔmｌ”\t"_bｌank＂WＣDＭA、cｄｍa20０0ＤS）、ＩMT-20０0CＤMAＭＣ(cｄｍa200０MC）、IMT—2０00ＣDＭATDＤ（HYＰERLINK"ｈtｔｐ:／／ｗｗｗ.ｑｑrｅaｄ。com/tａg/2846／inｄex．ｈtmｌ"＼ｔ"＿blaｎk＂TD—SCDMA、TD-CDMA）;基于TDMA技術的技術規(guī)范有ＩMＴ—２000TDMＡＳC（ｕwｃ136)、IMT—2000ＴＤMAMＣ(DECT)。1．ＣDＭA是進展趨勢ＣDＭA即碼分多止是由美國Quaｌcomｍ公司首先提出的技術。其原理基于擴頻技術,即將需傳送的具有肯定信號帶寬的信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制,使原HYPEＲLINＫ”ｈttp：／/ｗww。qqread。coｍ/tag/３742/inｄｅx。htｍｌ"\t"_bｌanｋ＂數據信號的帶寬被擴昆再經載波調制后發(fā)送出去，接收端由使用完全相同的偽隨機碼與接收的寬帶信號做相關處理，以恢復信息數據，與ＦDMA和TDＭA相比，ＣＤＭＡ具有很多獨特的優(yōu)點。歸納起來ＣDMＡ應用于數字HYPEＲＬＩNK"ｈttp://www.qqｒｅad．cｏm/ｔaｇ／２1８4/iｎｄex.htmｌ"＼t”_ｂｌank"移動通信的優(yōu)點有：（１）系統(tǒng)容量大，在ＣDMA系統(tǒng)中全部用戶共用一個無線信直當用戶不講話時，該信道內的全部其他用戶會由于干擾減小而得益。因此利用人類話音特點的ＣDＭA系統(tǒng)可大幅降低相互干憂增大其實際容量近3倍。CＤMA數字移動通信網的系統(tǒng)容量理論上比模擬網大20倍，實際上比模擬網大１0倍、比GSM大4~5倍。（２）系統(tǒng)通信質量更佳。軟切換技術(先連接再斷開）可以克服硬切換容易掉話的缺點，ＣDMＡ系統(tǒng)工作在相同的頻率和帶寬上比TDＭA系統(tǒng)更容易實現軟切換技術,從而提高通信質量。ＣDMＡ系統(tǒng)接受確定聲碼器速率的自適應閾值技術、強有力的誤碼糾錯、軟切換技術和分離多徑分集接收帆可供應ＴDMA系統(tǒng)不能比擬的、高質量的數據。（3)頻率規(guī)劃靈敏,用戶按不同的序列碼區(qū)分不同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內使用，因此ＣDMA網絡的頻率規(guī)劃靈敏，擴展簡潔。CDＭA網絡同時還具有建筑運行費用低,基站設備成本低的特氟因而用戶的費用也較低。(４)頻帶利用率高,CDＭA是一種擴頻通信技木盡管擴頻通信系統(tǒng)抗干擾性能的提高是以占用頻帶帶寬為代價的，但是ＣＤMＡ允許單一頻率在整個系統(tǒng)區(qū)域內可重復使用，使很多用戶共用這一頻帶同時進行通稻大大提高了頻帶利用率,這種擴頻CＤMA方式雖然要占用較寬的頻帶，但按每個用戶占用的平均頻帶來計算，其頻帶利用率是很高的。CDMA系統(tǒng)還可以依據不同信號速率的情況，供應不同的信道頻帶利用形式,使給定頻帶得到更有效的利用。（5)適用于ＨＹPERLＩＮK”htｔp：/／www.qqreａｄ.cｏm/ｋｅｙs/ｍutｉｍedia/ｉndex。ｈtmｌ＂＼t＂_blanｋ＂多媒體通信系統(tǒng)。CDＭA系統(tǒng)能便利地使用多CDMＡ信道方式和多CＤMA幀方式傳送不同速率要求的HYPERLINK＂http://wｗw。qqｒead．cｏm/ｔag／1331/ｉndeｘ.ｈtｍl＂\t”_blａｎｋ"多媒體業(yè)務信息,處理方式和合成方式都比ＴDMA方式和FDMＡ方式靈敏、簡便,有利于多媒體通信系統(tǒng)的應用，比如可以在供應話音服務的同時供應數據服務使得用戶在通話時也可以接收尋呼消息。（６）HＹPＥRLINＫ＂http：／/ｗｗｗ.qｑrｅad。cｏｍ/tag/2476/index。ｈtｍl”\ｔ”_ｂｌank”ＣDMA手機的待機時間更長。低平均功率、高效的超大規(guī)模集成電路設計和先進的鋰電他的結合,顯示了CDMＡ在便攜式電話應用中的突破。ＨYPEＲＬIＮK"http:／／ｗww.qqreａ/tag/４１0０／ｉndeｘ。ｈtml"\ｔ＂_ｂlａnk＂用戶可以長時間地待機也可在不掛機的情況下接收短消息。然而，寬帶CDMA系統(tǒng)的應用也還面臨一些技術困難。多址干擾的降低和抵消是CDMA的基本課題,也是提高寬帶CDMＡ系統(tǒng)容量.發(fā)揮寬帶CＤＭA系統(tǒng)特長的重要課題。多用戶、多ＣＤMA信道方式和多CDMA幀方式的信號檢測，對提高系統(tǒng)容量十分重要.２．ＣＤMA的關鍵技術a.功率掌握技術功率掌握技術是ＣDMA系統(tǒng)的核心技術。CＤMＡ系統(tǒng)是一個自擾系統(tǒng)全部移動用戶都占用相同帶寬和頻率，CDMA功率掌握的目的就是使系統(tǒng)既能維護高質量通信,又不對其他用戶產生干擾。b.PN碼(偽隨機碼）技術PN碼的選擇直接影響到CDＭＡ系統(tǒng)的容量、抗干擾能力、接入和切換速度等性能,CＤＭA信道的區(qū)分是靠PN碼來進行的，因而要求ＰN碼具有自相關性好、相互關性弱、實現和編碼方案簡潔等特征。目前的CDＭA系統(tǒng)就是接受一種基本的ｍ序列——ｍ序列作為地址碼,利用它的不同相位來區(qū)分不同用戶。c。RAKE接收技術移動通信信道是一種多徑衰落信道，RAKE接收技術就是分別接收每一路的信號進行解調,然后疊加輸出來增強接收效果，在ＣDMA系統(tǒng)中多徑信號不再是一個不利因氛而且變成了一個可供利用的有利因素.ｄ。聲碼器速率的自適應閾值技術CＤＭA系統(tǒng)使用了確定聲碼器速率的自適應閾底自適應閾值可以依據背景聲學噪音電平的變化轉變聲碼器的數據速率，這些閾值的使用壓制了背景聲學噪聲，因而在噪聲環(huán)境下也能供應清楚的話音。二ＴＤ-SCDMA技術1．中國的ＴD—SCDMＡ技術近幾年來國家投入了3億元從事第三代移動通信的技術商量和開發(fā)。于2000年１１月5日有了重大突破，我國提出的第三代移動通信TD－SCＤMＡ標準建議終究被國際電聯(lián)正式接受，成為第三代移動通信標準（IＭT－2０0０）系列中的重要標準之一。這是我國百年電信史上中華民族首次完整地提出自己的標準,并成為國際標準.這也標志著我國的HYPERＬＩＮＫ"ｈｔtp:/／www．qqｒead.coｍ/z/telｅcom/inｄex。ｈtｍｌ"\ｔ＂＿ｂlａnk”通信技術的進展程度已經由單純的跟蹤轉到創(chuàng)新的階段，是一個開創(chuàng)性的轉變。2．TＤ－SＣDMA技術的特點TD-SCDＭA是接受時分雙工（TDD）模式的第三代ＨＹPＥＲＬIＮK”http://www.ｑqreaｄ.com/tａg/40７7/indeｘ.htｍl”\t＂_bｌaｎk＂移動通信系統(tǒng)其主要的技術特點為:接受HYＰERＬＩNK”ｈttｐ://www。qｑｒead.ｃoｍ/taｇ/２２８9/ｉndｅx。ｈtml”\t＂_ｂlank”智能天線技術、接受上行同步方式、接受接力切換方式、接受低碼片速率.TＤ-SCＤMA是目前世界上唯一接受智能天線的第三代移動通信系統(tǒng)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中,由于接受了ＴＤD模式，上、下行鏈路接受同一頻率，在同一時刻上下行鏈路的空間物理特性是完全相同的，因此，只要在基站端依據上行數據進行空間參數的估底再依據這些估值對下行鏈路的數據進行數字賦形，就可以達到自適應波束賦形的目的,充分發(fā)揮智能天線的作用。CDMＡ系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，接收時需要把各個用戶的信號分離開來.抱負情況下,利用擴頻碼的正交特性可以保證解調時能無偏差地解調出用戶數據。而實際系統(tǒng)中由于同步的不精準、空間信道的多徑特性等造成的影響，導致備用戶信號之間不能維持抱負的正交特性。這時對某一特定用戶而言，全部工作在同頻段的其他用戶的信號都是干擾信號，隨著用戶數目的增多,干擾逐漸增大,系統(tǒng)用戶數增加到肯定數量時，干擾將增大到無法將有用信號提取出來，因此,CDMA系統(tǒng)是個干擾受限的系統(tǒng)對于CＤMA系統(tǒng)而言，提高系統(tǒng)的容量是一個很重要的指標。接受智能天線和上行同步技術后，可顯著地降低多址干擾，只有來自主瓣方向和較大副瓣方向的多徑才對有用信號帶來干擾，因此，可有效地提高系統(tǒng)容量,從而明顯提高了頻譜利用率。智能無線的接受,也可有效地提高天線的增益。同時，由于智能天線可以接受多個小功率的線性功率放大器來代替單一的大功率性放大器，而單一大功率線性放大器的價格遠高于多個小功率線性放大器的價格,所以智能天線可大大降低基站的成本。智能天線帶來的另一好處是提高了設備的冗余度,因智能天線系統(tǒng)中８臺收發(fā)信機共同工作，任何一臺收發(fā)信機的損壞并不影響系統(tǒng)的基本工作特性.智能天線的接受可大致定位用戶的方位和距離,因此,基站和基站掌握器可接受接力切換方式，依據用戶的方位.距離信息來推斷手機用戶現在是否移動到了應該切換給另一基站的接近區(qū)域，如果進入切換區(qū)，便可通過基站掌握器通知另一基站做好切換的籌備,達到接力切換的目的。接力切換可提高切換的成功率，降低切換時對鄰近基站信道資源的占用.TD—SＣDＭA系統(tǒng)僅接受1.２8Mb/ｓ的碼片速率，只需占用單一的11Ｍb/s頻帶寬度，就可傳送２Ｍb/s的數據業(yè)務而其他的3GFＤＤ(頻分雙工）的方案,要傳送２Mb/s的數據業(yè)務均需要2×5Ｍｂ/ｓ的帶寬即需兩個對稱的５Ｍb/s帶寬分別作為上、下行頻段，且上下行頻段間需要有幾十兆的頻率間隔作為保護，在目前頻譜資源十分緊張的情況下要找到符合要求的對稱頻段格外困難，而TD—ＳCＤMA系統(tǒng)可以“見縫插針”只要有滿意一個載彼的頻段（1。6Mb／s)就可使用，可以靈敏有效地利用現有的頻率資源。TD-SCDＭA是ＴDD工作模式，上下行數據的傳輸通過掌握上、下行的發(fā)送時間來決定，發(fā)送時段內不接收，接收時段內不發(fā)送,而且可以靈敏掌握和轉變發(fā)送和接收的時段長短比例,對于HＹPERＬINK”hｔｔp：／/www．qｑreaｄ.com/ｔag/２624／index.html＂\t"_blaｎk＂Iｎteｒnet等非對稱業(yè)務的數據傳輸，下行數據量是遠大于上行數據量的，這時可掌握增加下行的時段時間，縮短上行的時段時間,以達到高效率傳送非對稱業(yè)務的目的。依據上述特點，ＴＤ－SCDMA系統(tǒng)適合用于大中城市及城鄉(xiāng)結合部.在這些地區(qū)人口密度高、頻率資源緊張、移動速度不要很高(20０ｋm／h以內），但需要大量小半徑、高容量的小區(qū)掩蓋；同時在這些地區(qū)數據業(yè)務格外是Inｔeｒnet等非對稱數據業(yè)務的需求比較大，能充分發(fā)揮TD—SCＤＭA的技術優(yōu)勢.三3Ｇ演進策略1.從１Ｇ、2G過渡到3Ｇ的通信技術簡潔地說，從１G、2G過渡到３G的過程如（GSＭ網的傳輸速率為9。６kｂ/s→利用GPRＳ技術使GＳM網絡的傳輸速率達1１5kb/ｓ→EDGE(改進數據率ＧSM服務）技術的應用再次提升GSM網絡傳輸速率達到３8４kb／s，使高質量圖像傳輸成為可能→3G時代的真正來臨,ＷCＤMA和MPＥG-４技術結合達到2Mb/s傳輸速率，帶來真實的動態(tài)圖像。在向第三代過渡的過程中，還必須提到的就是“藍牙"。藍牙是一種微型ＨYPEＲLIＮK"httｐ：／/www.qｑrｅａd。cｏm/taｇ／2０8５／indeｘ。hｔml＂＼t”_blａnk”無線網絡技術,用于個人區(qū)域網絡的低成本、低功率HＹPERLINＫ"ｈｔtp：/／ｗｗｗ。qqｒｅad.ｃom／ｔaｇ/２069/iｎdｅx.ｈｔｍl”＼t"_blａnk”無線接口，實時傳輸數字數據和語音信號,它是由移動通信公司與計算機公司聯(lián)合開發(fā)的傳輸范圍約為10米左右的短距離ＨＹPＥRLINＫ＂http:/／wwｗ．qｑrｅaｄ.ｃoｍ/tａg/2082/inｄex．hｔml"＼t"_bｌank＂無線通信標底具有傳輸速率高、平安性強、價格較低等優(yōu)點,可以使便攜式計算機、移動電話以及其他的移動設備相互進行無線通信。在過渡中第一步的ＧPＲＳ技術是一種極其經濟高效的分組數據技術。它在一般GSM網絡的傳統(tǒng)電路交換中增加了分組交換數據功肖已數據被分割成數據包而不是以穩(wěn)定的數據流進行運輸。按每數據比特的發(fā)送和接收來收費的能力將確?？蛻糁恢Ц妒褂觅M用，這樣費用就會大大降低。實現ＧＰＲS功能也是一項巨大的工程，除了要改造全網的基站,基站掌握器外，還要新增GPRS手機及SＧＳN、GＧＳN網絡關口設備。EＤＧＥ是一種有效提高GPRＳ信道編碼效率的高速移動數據標準，它允許高達384kb／ｓ的數據傳輸速或可以充分滿意將來無線ＨYPEＲLINK"hｔtp：/／www。qqreaｄ.ｃom/tag／13３2/inｄex．html＂\ｔ"_blank"多媒體應用的帶寬需求，EＤGＥ供應了一個從GPRＳ到第三代移動通信的過渡性方氛從而使現有的網絡HＹＰERLＩＮK"http：//ｗww．qqread。cｏm／z/ｔeｌecｏｍ/c／ｉｎdex.htｍl"＼t"_bｌａｎk＂運營商可以最大限度地利用現有的無線ＨYPERLIＮＫ＂http:/／ｗww．qqreaｄ.com/ｈａrｄwａre／ｎｅｔ—ｄｅｖiｃes/iｎdｅx。htmｌ”\t"_ｂｌａnk”網絡設備,在第三代ＨYPＥRLINK"ｈttp：//ｗｗw.qqｒeａd.ｃom/ｔag/407８/ｉnｄex．html＂\t"_bｌank”移動網絡商業(yè)化之前提前為用戶供應個人多媒體通信業(yè)務。由于EＤGE是一種介于現有的其次代移動網絡與第三代移動網絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“二代半”技術。EＤGE同樣充分利用了現有的GSM資源，保護了對GSM作出的投資，目前已有的大部分設備都可以連續(xù)在EDGE中使用。WCＤＭＡ帶來了最高2Ｍｂ／s的數據傳輸速曳在這樣的條件(現在計算機中應用的任何媒體都能通過無線網絡輕松地傳遞。ＷCDMA通過有效地利用寬頻帶,不僅能順暢地處理聲音、圖像數據以及與互聯(lián)網快速連接，而且ＷCDMＡ和MPEG-4技術結合起來還可以處理真實的動態(tài)圖像。2。適合中國國情的3G演進策略中國選擇什么樣的３G演進策略，應充分考慮中國現在的國情。HYＰERLＩNK＂http://wｗｗ。ｑｑｒeａd．cｏm/taｇ／22９7/iｎｄｅｘ.ｈｔｍl＂\t”_ｂlank＂中國移動通信的國情特點是,現在移動電話的人口普及率才4。5％,仍然面臨著高速增長的、以話音業(yè)務為主的用戶需求.因此，新建的3G網必須與GSＭ網有很好的后向兼容性充分利用已有的GSM網；選擇頻譜利用率高的制式,應該是我國第三代移動通信建設考慮的重點。中國受經濟條件的限制，難以像建設GSM網一樣，在短時間內用大規(guī)模全掩蓋的方式，再重建一個完整的第三代移動通信網.簡略他說,中國第三代移動通信的演進策略應該如下.ａ。依托９00MHｚGSM網，接受雙頻雙模終端鑒于我國有移動高速數據業(yè)務需求的用戶主要集中在大城市及經濟發(fā)達的中、小城市因此中國第三代移動通信網的建設，只可能先在一些有需求的大、中城市建孤島式的第三代移動通信掩蓋區(qū).例如廣東省,由于整個珠江三角洲經濟都較發(fā)達，可以建一個小型的第三代移動通信掩蓋網。在初期，應考慮雙頻雙模組網方式,3G的終端為ＧＳＭ/3G雙頻雙模終端。在３G的掩蓋區(qū)內，用戶的雙頻雙模終端可得到３Ｇ的高速數據業(yè)務的服務也可得到話音業(yè)務的服務。在某一3G孤島內注冊的用戶終端，到達另一3G掩蓋的孤島時,仍可得到３Ｇ高速數據業(yè)務及話音業(yè)務的服務。當３G的雙頻雙模終端到達無3G掩蓋而只有900MHzＧSＭ網掩蓋的區(qū)域時,3G的雙頻雙模用戶終端仍可得到９00MHｚGSM話音業(yè)務的支持，并可享有漫游、切換功能.接受這種方式建3G網，既可充分利用己建好的全國900MHｚＧＳM大網，又可用較少的代價為用戶供應3Ｇ業(yè)務。隨著３Ｇ的業(yè)務需要不斷增力比３G掩蓋的孤島不斷增多、擴大，將逐步形成局部區(qū)域或城市全覆荒最終形成全國掩蓋的３Ｇ網。b.接受3Ｇ基站子系統(tǒng)進行GSM網的擴容由于3G的基站與2G或2.5Ｇ的基站相比，2Ｇ或2．5G的終端不能在3G網中得到前向兼容的支持,因此，在３G網開頭大規(guī)模建設后，在中國將形成ＧSM２G(或2．５G）與３G的兩大獨立的無線網絡(基站子系統(tǒng))并存的局面。由于3G的業(yè)務速率、頻譜利用率遠遠高于GSM，且單位成本（每用戶、每赫茲）低于GSM,所以,隨著時間的推移，3G網絡的用戶數將越來越多，最終將遠遠超過GＳＭ的用戶數,到那時，由于GＳM２G和2。5G的用戶不能在3G網中使用，其處境與現在模擬網的用戶不能在GSＭ網中使用的情景很相像。因此，在3G的基站子系統(tǒng)及終端成熟后，應盡早先用于GＳM階來取代GSＭ基站子系統(tǒng)的擴容，而不用等到第三代的核心網建成后，才開頭使用３G的基站子系統(tǒng)設備。這樣，既可滿意高速增長的移動話音及數據用戶的需求，又可在３G規(guī)模建設的前期，避開與3G不前向兼容的2G和２．５Ｇ基站子系統(tǒng)的大量建設投入，盡可能削減2Ｇ向3６演進中帶來的損失。c．充分利用ＴD－SCＤMA的特點,與ＷCＤＭA混合組網ＴD—SＣＤＭA第三代移動通信系統(tǒng)具有頻譜利用率高,僅需單一1.6Mb/ｓ的頻帶就可供應速率達2Mb／ｓ的3Ｇ業(yè)務需求的特點,而且格外適合非對稱業(yè)務的傳輸。在TD-ＳCDMA的終端及基站子系統(tǒng)的設計中,均考慮了GSM/TD－ＳＣDＭA雙頻雙模的使用,完全符合前面所述的依托9０0MＨzGSM網，以孤島形式逐步建設3Ｇ網的要求。因TD—SCDMA能同時滿意Iｕｂ、A、Gｂ、Iu、IuR多種接口的要FIY,所以TＤ－SCＤMＡ的基站子系統(tǒng)既可作為２G和2．5GGSM基站的擴容，又可作為3G網中的基站子系統(tǒng)能同時兼顧現在的需求和長遠將來的進展。也就是說，TＤ－SＣDMA3G系統(tǒng)能同時滿意前面所述的兩條演進策略.TD—SCDＭA為TDD模式，在應用范圍內有其自身的特點:一是終端的移動速度受現有ＤSP運算速度的限制只能做到2４０kｍ/ｈ；二是基站掩蓋半徑在１５ｋｍ以內時頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達最佳,在用戶容量不是很大的區(qū)域，基站最大掩蓋可達３０～40ｋm。所以，ＴＤ－SＣＤMA適合在城市和城郊使用。d.3G核心網的演進策略原９0０MＨz、１6０0MHｚGSM的核心網是電路交換型的,數據傳送速率只有９.6kb/s為滿意高速率數據業(yè)務的