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3G 制式对比分析 吉林大学通信工程学院 魏迎春 13604302446

College of Communication Engineering. 3G 制式对比分析 吉林大学通信工程学院 魏迎春 13604302446. Jilin University. 课程目标. 学习完本课程，您将能够：. 了解 3G 三种主要制式的各自特点 从对比中看三种制式各自的优势 了解制式选择的关键因素. 第一章 3G 各种制式分析 第二章 WCDMA 和 CDMA2000 第三章制式选择关键因素. 课程内容. 不同时期，不同需求. 不同需求，不同业务. 第二代 90 年代. 第三代. 第一代 80 年代. 数字.

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3G 制式对比分析 吉林大学通信工程学院 魏迎春 13604302446

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  1. College of Communication Engineering 3G制式对比分析 吉林大学通信工程学院 魏迎春 13604302446 Jilin University

  2. 课程目标 学习完本课程，您将能够： • 了解3G三种主要制式的各自特点 • 从对比中看三种制式各自的优势 • 了解制式选择的关键因素

  3. 第一章 3G各种制式分析 第二章WCDMA和CDMA2000 第三章制式选择关键因素 课程内容

  4. 不同时期，不同需求

  5. 不同需求，不同业务

  6. 第二代 90年代 第三代 第一代 80年代 数字 IMT-2000 模拟 AMPS GSM UMTS 宽 语 数 CDMA 模 WCDMA 带 TACS 音 IS95 字 拟 需求驱动 需求驱动 业 业 cdma 技 技 务 TDMA 务 2000 NMT 术 术 IS-136 TD- SCDMA 其它 PDC 3G为用户与运营商提供了完整的综合业务解决方案 不同业务，不同技术

  7. WCDMA 核心网络：基于MAP和GPRS 无线传输技术： WCDMA－FDD/TDD 3G cdma2000 TD-SCDMA 体制 核心网络：基于ANSI 41和MIP 核心网络：基于MAP 无线传输技术：TD-SCDMA 无线传输技术：cdma2000 CDMA技术是3G的核心 3G的核心-CDMA技术

  8. cdma2000技术体制-网络特点

  9. cdma2000 RTT技术特点

  10. cdma2000 1X技术特点 • IS-95A/B是cdma2000的子集 • 码片速率1.2288 Mcps • 扩频调制：前向QPSK，反向HPSK • 反向导频，相干解调 • 快速前向和反向功率控制 • 前向发射分集：OTD、STS • 信道编码增加Turbo码 • 可变帧长，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms • 支持F-QPCH，延长手机待机时间 • 速率最大可达307.2kbps • 支持QoS协商 • 支持多媒体业务 • 支持8K/13K QCELP 8 kbps EVRC • 信道容量是IS-95A/B的2倍

  11. cdma2000 1X候选增强技术 • 高通提出的HDR，支持最高速率为2.4Mbps的数据业务 • 摩托罗拉和诺基亚公司联合提出的1XTREME • 中国提出的LAS-CDMA • 目前3GPP2已经完成基于HDR的1X-EV-DO版本，正在根据摩托罗拉、朗讯和LAS-CDMA的提案技术讨论1X-EV-DV版本

  12. cdma2000 3X技术特点 码片速率3*1.2288 Mcps， 接入速率最大可达2Mbps

  13. cdma2000过渡 cdma2000兼容IS-95A/B。 增加SCH以支持分组业务。 可以通过增加cdma2000 1X BSC和cdma2000 BTS的方式 平滑过渡。即业务可以平滑升级，但设备需增加。 1 IS-95A/B载频 + 2 cdma2000 1X载频 1 IS-95A/B载频 cdma2000 1X载频

  14. WCDMA发展历程

  15. WCDMA技术体制-网络特点

  16. 基站同步方式：支持异步和同步的基站运行 信号带宽：5MHz；码片速率：3.84Mcps 发射分集方式：TSTD、STTD、FBTD 信道编码：卷积码和Turbo码 调制方式：上行：QPSK；下行：QPSK 功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制 解调方式：导频辅助的相干解调 语音编码：AMR WCDMA基本内容

  17. WCDMA技术优势 • 更大的系统容量 • 更优的话音质量 • 更高的频谱效率 • 更快的数据速率 • 更强的抗衰落能力 • 更好的抗多径性 • 适应高达500km/h的移动速度

  18. TD－SCDMA发展历程

  19. TD-SCDMA技术体制-网络特点

  20. TD-SCDMA技术特点

  21. TD-SCDMA系统的优势 • 有利于频谱的有效利用，不需要成对的频段，分配频段也比较简单，而WCDMA系统的FDD技术却需要成对的频段； • 更适用于不对称的业务，因为上下行资源可以灵活分配，因此更适用于Internet，多媒体应用和文件传输业务；而WCDMA系统此时只能是浪费一个上行频段； • 上下行链路的相关性，上下行工作于同一频率，因此对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能，降低成本的作用；而WCDMA上下行不使用同一个频段，因此不具备相关性； • TDD设备成本较低，主要是由于信道是对应的，因此就可能简化接收机；无收发隔离的要求，可以使用单片IC来实现射频收发信机。

  22. TD-SCDMA系统的劣势 • 基站之间的同步：为了减小基站间的干扰，需要基站间的同步； • TDD中的干扰是一个重要的问题。在通信系统中的同步非常重要，而TDD系统本身是一个同步系统，因此对同步的要求就很高。同时上下行同处于一个频段，又造成了干扰类型的增加。 • TD-SCDMA系统的覆盖较WCDMA系统小； • 移动速度问题，ITU-R要求的TDD支持的最高速率为120km/h，而FDD系统的最高速率为500km/h； • 发射功率：TD-SCDMA有着TDMA的因素，导致脉冲功率干扰，需较大的瞬时发射功率，FDD则是在所有时隙上发射的，不存在该问题。

  23. WCDMA cdma2000 TD-SCDMA WCDMA cdma2000 TD-SCDMA 接收机结构 RAKE RAKE RAKE 接收机结构 RAKE RAKE RAKE 闭环功率控制 支持 支持 支持 闭环功率控制 支持 支持 支持 接力切换 越区切换 软、硬切换 软、硬切换 越区切换 软、硬切换 软、硬切换 解调方式 相干解调 相干解调 相干解调 解调方式 相干解调 相干解调 相干解调 码片速率 码片速率 3.84 N*1.2288 1.28 3.84 N*1.2288 1.28 (Mcps) (Mcps) TSTD TSTD OTD OTD 发射分集方式 STTD 无 发射分集方式 STTD 无 STS STS FBTD FBTD 同步方式 异步 同步 同步方式 异步 同步 同步 核心网 GSM MAP ANSI-41 GSM MAP 核心网 GSM MAP ANSI-41 GSM MAP 三种主要体制的比较

  24. 本章小结 • 本章主要对3种3G制式体制的技术特点进行了对比和介绍。通过这些特点的学习，大家可以更好地掌握各种3G制式。

  25. 第一章 3G各种制式分析 第二章WCDMA和CDMA2000 第三章制式选择关键因素 课程内容

  26. 关键技术分析

  27. 关键技术分析

  28. 关键技术分析

  29. 语音能力分析 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 WCDMA与cdma20001x的语音能力相当

  30. 数据业务容量(单位：Kbps/MHz/cell) 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 WCDMA数据业务容量比cdma2000要大 数据能力分析

  31. 华为WCDMA、cdma2000在核心频段灵敏度测试结果 华为WCDMA覆盖性能测试结果 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 WCDMA、cdma2000在核心频段的无线覆盖能力相当 无线覆盖分析

  32. 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

  33. WCDMA标准发展 • WCDMA标准规划清晰，制定严谨 • 支持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 • IP实时多媒体 • HSPDA 3GPP Rel5 • 电路域IP话音承载 • 电路域Call Server/ MGW 3GPP Rel4 • GSM/GPRS核心网 • WCDMA FDD 3GPP Rel99 功能冻结 时间点 2001/03 2002/03 2000/03

  34. cdma2000标准发展 • 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 • DO:高速数据业务 • DV:高速数据业务＋话音业务 cdma2000 1xEV-DO/DV ? • 307.2kbps • 话音容量加倍 cdma20001x • 115.2kbps • 8码道捆绑 • QCELP话音编码 • 9.6kbps IS-95B cdma2000-3x IS-95A 规范完成 时间点 2002 1998 2000 1995

  35. 未来高速数据业务发展分析 WCDMA和cdma2000高速数据业务比较

  36. 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

  37. MSIN/MIN MCC MNC IMSI（国际移动用户识别） 国内移动用户识别 信令组网与漫游分析 WCDMA和cdma2000信令组网与漫游比较

  38. 信令组网与漫游分析（续） • 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 • 不能有效支持国际漫游

  39. 本章小结 • 本章主要从关键技术、业务能力、协议发展等方面对WCDMA和CDMA2000进行了对比和分析。通过对比，我们可以了解两种制式各自的优劣。

  40. 第一章 3G各种制式分析 第二章WCDMA和CDMA2000 第三章制式选择关键因素 课程内容

  41. 通信市场及业务发展趋势 • 全球GSM用户数约6.6亿户，约占全球移动用户的68% • 全球CDMA用户数约1亿，占全球移动用户的10%， 用户主要集中在北美和东亚地区 • GSM在2G移动市场获得成功的关键因素 • 标准严谨、开放，全球漫游 • 众多厂家支持

  42. 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 1885 MHz 2010 MHz ITU IMT 2000 IMT 2000 MSS MSS 1805 MHz 1980 MHz 1880 MHz 2170 MHz 2110 MHz 2025 MHz cellular(1) 2025MHz cellular(2) cellular(2) GSM 1800 PCS FDD WLL TDD WLL PCS FDD WLL 中国 1865 1920 1945 1960 1980 中国频率资源情况 • IMT2000、欧洲的频率划分和中国一致 • 北美的频率划分与中国的核心频段冲突

  43. 3G技术成熟度 • WCDMA：技术已经成熟，产品正步入商用化阶段 • 日本NTT DoCoMo已实现商用 • 商用系统设备和终端产品将从2002年下半年开始陆续规模面市 • WCDMA终端同cdma2000终端复杂度接近，成本主要取决于市场支持的广度 • 800M频段cdma2000系统 • 韩国SKT已实现商用 • 对于800MHz频段cdma2000，设备和终端厂家的支持丰富 • 3G核心频段的cdma2000系统 • 在全球范围内，目前鲜有选择该频段制式的运营商 • 频段搬移带来系统设计的改变：设备、终端 • 配套的仪器仪表及终端厂家进展缓慢，影响到设备厂家研发进程

  44. 各国运营商选择3G制式情况 • China Mobile（中国） 拥有GSM网络 • NTT DoCoMo（日本） WCDMA • Verizon（美国） cdma2000 • Italia Mobile（意大利） WCDMA • Cingular（美国） WCDMA • D2 Vodafone（德国） WCDMA • T-Mobil（德国） WCDMA • China Unicom（中国） 拥有CDMA、GSM网络 • AT&T（美国） WCDMA • Omnitel Vodafone（意大利） WCDMA • KDDI（日本） cdma2000 • France Telecom Mobiles（法国） WCDMA • Telefónica Moviles（西班牙） WCDMA • Vodafone（英国） WCDMA • SK Telecom（韩国） WCDMA/cdma2000 • América Móvil（墨西哥） 待定 • BT Cellnet（英国） WCDMA • SFR（法国） WCDMA • Sprint（美国） cdma2000 • Orange（英国） WCDMA WCDMA全球采用统一的频段，具有更强的漫游及全球业务拓展能力 全球仅有两家运营商宣布选择核心频段cdma2000，尚未商用

  45. 产业支持力度

  46. 网络建设成本预测 • GSM1800、cdma2000、WCDMA覆盖能力基本相当，建网成本主要取决于设备成本 • 设备成本主要取决于产业链 • 技术 • 标准化 • 产量 • 广泛支持程度 • 市场竞争程度

  47. WCDMA终端发展状况 • 日本在2002年下半年已经推出基于3GPP 2001/06协议版本的WCDMA商用终端 • 决定手机价格的主要因素不是绝对时间，而是批量的大小

  48. 适用于中国市场的低端手机价格预测 （出厂价格） • 低端手机主要性能规格 • Speech • Packet Communication • E-mail • Large screen LCD (Monochrome type) • 16 harmonies Ringer • Straight type 待机时间及通话时间 WCDMA终端价格和性能预测

  49. 本章小结 • 本章讨论了制式选择中的一些主要考虑因素。通过这些要素方面的学习，我们对如何选择一个合适的3G制式就可以做到心中有数了。

  50. 课程总结 • 本章主要对3G的各种制式进行了分析比较，并且介绍了在制式选择的过程中需要考虑的一些要素。

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