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CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。

CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。

重组之前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMAIS95网络,根据重组方案,该网络将整体转让给“新中国电信”。

  3、TD-SCDMA

  全称为TimeDivision-SynchronousCDMA(时分同步CDMA),是由我国大唐电信公司提出的3G标准,该标准提出不经过2.5代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。

根据重组方案,“新中国移动”将根据该标准进行建设,并且已经在初步在部分区域建成投入试运行。

  三个技术标准的比较

  WCDMA、CDMA2000与TD—SCDMA都属于宽带CDMA技术。

宽带CDMA进一步拓展了标准的CDMA概念,在一个相对更宽的频带上扩展信号,从而减少由多径和衰减带来的传播问题,具有更大的容量,可以根据不同的需要使用不同的带宽,具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力,支持多路同步通话或数据传输,且兼容现有设备。

WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA都能在静止状态下提供2Mbit/s的数据传输速率,但三者的一些关键技术仍存在着较大的差别,性能上也有所不同。

1、双工模式

  WCDMA与CDMA2000都是采用FDD(频分数字双工)模式,TD-SCDMA采用TDD(时分数字双工)模式。

FDD是将上行(发送)和下行(接收)的传输使用分离的两个对称频带的双工模式,需要成对的频率,通过频率来区分上、下行,对于对称业务(如语音)能充分利用上下行的频谱,但对于非对称的分组交换数据业务(如互联网)时,由于上行负载低,频谱利用率则大大降低。

TDD是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式,根据时间来区分上、下行并进行切换,物理层的时隙被分为上、下行两部分,不需要成对的频率,上下行链路业务共享同一信道,可以不平均分配,特别适用于非对称的分组交换数据业务(如互联网)。

TDD的频谱利用率高,而且成本低廉,但由于采用多时隙的不连续传输方式,基站发射峰值功率与平均功率的比值较高,造成基站功耗较大,基站覆盖半径较小,同时也造成抗衰落和抗多普勒频移的性能较差,当手机处于高速移动的状态下时通信能力较差。

WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信,而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。

TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势。

2、码片速率与载波带宽

  WCDMA(FDD-DS)采用直接序列扩频方式,其码片速率为3.84Mchip/s。

CDMA20001x与CDMA20003x的区别在于载波数量不同,CDMA20001x为单载波,码片速率为1.2288Mchip/s,CDMA20003x为三载波,其码片速率为1.2288×

3=3.6864Mchip/s。

TD-SCDMA的码片速率为1.28Mchip/s。

码片速率高能有效地利用频率选择性分集以及空间的接收和发射分集,可以有效地解决多径问题和衰落问题,WCDMA在这方面最具优势。

  载波带宽方面,WCDMA采用了直接序列扩谱技术,具有5MHz的载波带宽。

CDMA20001x采用了1.25MHz的载波带宽,CDMA20003x利用三个1.25MHz载波的合并形成3.75MHz的载波带宽。

TD-SCDMA采用三载波设计,每载波具有1.6M的带宽。

载波带宽越高,支持的用户数就越多,在通信时发生网塞的可能性就越小。

在这方面WCDMA具有比较明显的优势。

  TD-SCDMA系统仅采用1.28Mchip/s的码片速率,采用TDD双工模式,因此只需占用单一的1.6M带宽,就可传送2Mbit/s的数据业务。

而WCDMA与CDMA2000要传送2Mbit/s的数据业务,均需要两个对称的带宽,分别作为上、下行频段,因而TD-SCDMA对频率资源的利用率是最高的。

3、智能天线技术

  智能天线技术是TD-SCDMA采用的关键技术,已由大唐电信申请了专利,目前WCDMA与CDMA2000都还没有采用这项技术。

智能天线是一种安装在基站现场的双向天线,通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性,并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。

TD-SCDMA智能天线的高效率是基于上行链路和下行链路的无线路径的对称性(无线环境和传输条件相同)而获得的。

智能天线还可以减少小区间及小区内的干扰。

智能天线的这些特性可显著提高移动通信系统的频谱效率。

4、越区切换技术

  WCDMA与CDMA2000都采用了越区“软切换”技术,即当手机发生移动或是目前与手机通信的基站话务繁忙使手机需要与一个新的基站通信时,并不先中断与原基站的联系,而是先与新的基站连接后,再中断与原基站的联系,这是经典的CDMA技术。

“软切换”是相对于“硬切换”而言的。

FDMA和TDMA系统都采用“硬切换”技术,先中断与原基站的联系,再与新的基站进行连接,因而容易产生掉话。

由于软切换在瞬间同时连接两个基站,对信道资源占用较大。

而TD-SCDMA则是采用了越区“接力切换”技术,智能天线可大致定位用户的方位和距离,基站和基站控基站和基站控制器可根据用户的方位和距离信息,判断用户是否移动到应切换给另一基站的临近区域,如果进入切换区,便由基站控制器通知另一基站做好切换准备,达到接力切换目的。

接力切换是一种改进的硬切换技术,可提高切换成功率,与软切换相比可以减少切换时对邻近基站信道资源的占用时间。

  在切换的过程中,需要两个基站间的协调操作。

WCDMA无需基站间的同步,通过两个基站间的定时差别报告来完成软切换。

CDMA2000与TD-SCDMA都需要基站间的严格同步,因而必须借助GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系统)等设备来确定手机的位置并计算出到达两个基站的距离。

由于GPS依赖于卫星,CDMA2000与TD-SCDMA的网络布署将会受到一些限制,而WCDMA的网络在许多环境下更易于部署,即使在地铁等GPS信号无法到达的地方也能安装基站,实现真正的无缝覆盖。

而且GPS是美国的系统,若将移动通信系统建立在GPS可靠工作的基础上,将会受制于美国的GPS政策,有一定的风险。

5、与第二代系统的兼容性

  WCDMA由GSM网络过渡而来,虽然可以保留GSM核心网络,但必须重新建立WCDMA的接入网,并且不可能重用GSM基站。

CDMA20003x从CDMAIS95、CDMA20001x过渡而来,可以保留原有的CDMAIS95设备。

TD-SCDMA系统的的建设只需在已有的GSM网络上增加TD-SCDMA设备即可。

三种技术标准中,WCDMA在升级的过程中耗资最大。

目前第二代移动通信系统中,无论是GSM或是CDMAIS95都已经能提供令人基本满意的话音质量与通信稳定性,但其数据传输速率低下,因而第三代移动通信系统最吸引人的地方并不在于话音质量与通信稳定性的提高,而是数据传输速率的大幅提升,这将大大促进移动多媒体业务的发展。

然而手机的主要用途毕竟是通话,而不是其它的增值业务。

3G的巨大投资能否创造出效益,目前还是个未知数。

目前2.5代的业务发展状况可以为我们的3G策略提供一定的帮助。

中国移动的GPRS推出至今,较为成功MMS业务是基于GPRS带宽的多媒体业务,而直接利用GPRS手机与电脑连接上网的用户数始终不多,毕竟具有移动上网需求的人还只是少数。

目前2.5代的GPRS或CDMA20001x已经可以提供40Kbit/s左右的数据传输速率,能基本满足声音、图像、简短的视频等多媒体信息传输的带宽要求。

移动上网的主要用途是对时间要求非常紧迫的收发E-Mail等公务,而不是下载视频等的娱乐活动,目前的带宽也可以基本满足。

GPRS或CDMA20001x的理论传输速率都在150kbit/s左右,今后随着2.5G网络的不断升级,其实际传输速率将逐步接近这一数值,可对移动多媒体及移动上网业务提供更强有力的支撑。

而3G网络在手机静止状态下能够具有2Mbit/s的数据传输速率。

就多媒体业务而言,3G较2.5G的优势在于能够提供更加丰富多彩的视频信息;

就移动上网而言,能够使手机上网速度基本达到目前有线宽带网的水平。

但大幅提高的带宽能否增加足够多的业务量以使3G达到赢利呢?

在多媒体应用方面,可以采用手机进行数码录像后迅速将视频发往其它手机,这可以应用于记者采访和婚宴等重要聚会。

这是3G的一个赢利点,但用户数毕竟很少。

在移动上网方面,可以采用手机上网下载视频或收看在线电影、在线电视直播等。

但由于有线宽带网的迅速普及,这类用户廖廖无几。

况且移动通信的成本大大高于有线通信,其资费自然不低,价格也将成为制约3G业务发展的不利因素。

  移动运营商的3G策略

  目前在2G与3G之间衍生出了2.5G技术。

2.5G技术突破了2G电路交换技术对数据传输速率的制约,引入了分组交换技术,从而使数据传输速率有了质的突破,是一种介于2G与3G之间的过渡技术。

目前中国移动已经建成了2.5代的GPRS网络,通过TD-SCDMA的廉价升级,可以以较小的代价升级到3G网络。

  中国联通前期建设的CDMAIS95网络,正朝着CDMA2000的方向发展。

虽然CDMA2000在升级的过程中节省投资,但其网络成本投入也相当大,虽然已经将C网整体卖给了“新中国电信”。

但目前尚未建成2.5代的CDMA20001x网络,在与中国移动的2.5代业务竞争上处于劣势。

中国移动目前已经推出了基于2.5代网络的彩信业务(MMS,多媒体信息服务),该业务能在手机短信中加载声音、图像、视频等多媒体信息,利用GPRS网络能达到约40Kbit/s的传送速度,揭开了移动多媒体时代的序幕,具有彩屏和弦内置数码相机等新功能的手机立刻走俏市场。

但CDMAIS95网络只能基于电路交换方式提供14.4Kbit/s的传送速度,对多媒体信息的发送形成瓶颈。

  我国具有独立知识产权的TD-SCDMA能否在3G技术标准争霸中抢占一席之地倍受关注。

TD-SCDMA能有效地节约频谱资源,能够实现从GSM系统的廉价升级,但其通信质量较WCDMA及CDMA2000差。

毕竟能否节约频谱资源与投资成本只是政府与运营商们关心的事,作为用户永远是将通信质量作为首选。

在我国移动通信市场激烈竞争的格局下,满足用户的需求始终是运营商们努力追求的目标,将来TD-SCDMA可能会在低端3G市场得到应用。

考虑到中国移动的客户拥有量的稳定性,许多客户对改缺点应该能够容忍。

  目前TD-SCDMA技术尚未被国外的运营商所采纳,其研发进度落后于WCDMA与CDMA2000。

目前“TD-SCDMA产业联盟”包括大唐电信、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子、中国普天等8家企业,使该技术迈向商用有了强大的技术力量支持,中国移动的加入可能能给该技术的进一步提高带来活力。

  国际上3G网络的发展情况

 日本是全球提供3G业务最早的国家,也是最成熟的国家之一,NTTDoCoMo于2001年10月开通了全球第一张WCDMA商用网络。

为推动日本3G市场发展,日本政府于2005年又发放了两张WCDMA制式的3G许可证,软银和eMobile获得了这两张3G许可证。

  来自电信研究院的数据显示,日本的2G用户从2003年开始减少,向3G用户转移。

2006年,日本的3G用户超过2G用户,标志着日本真正进入3G时代。

截止到2007年底,日本的3G用户达到8330.4万户,占总移动用户的82.9%。

  在电视或电影中,观众经常能看到日本用户通过手机进行视频聊天或者高速上网下载音乐、游戏等场面。

在日本,娱乐业务与3G技术实现了出色的融合。

通过手机下载音乐在日本成为潮流。

此外,通过手机进行支付也是日本3G用户市场的一大特色,调查显示,截止到2007年4月,NTTDoCoMo的移动支付用户达到2150万。

移动支付业务向消费信贷领域渗透,用户可以通过手机透支消费的消费理念在日本逐渐流行。

  继日韩之后,欧洲市场是3G商用发展的热点地区。

数据显示,在欧洲部分国家甚至已经达到了100%,开发新兴数据业务寻求新的突破点是运营上对3G技术的期望。

目前,如英国、西班牙、芬兰、挪威、德国、卢森堡、克罗地亚等许多国家和地区都已经开通或正在试运行3G网络,并且他们都采用了WCDMA/UMTS技术。

  但欧洲3G市场自2007年以前发展缓慢,进入2007年后欧洲3G市场开始提速。

电信研究院调查显示,2007年随着欧洲地区WCDMA用户发展的全面提速,其用户份额也大幅上升,2007年底预计将达到57.64%。

  与此同时,欧洲3G市场在商用网络部署方面步伐加快,电信研究院的分析称,2007年,欧洲部署的HSDPA和HSUPA商用网络都占到了部署总量的一半以上。

2007年,欧洲共部署了38个HSDPA商用网络和18个HSUPA商用网络,分别占当年前部署总数量的51%和69%。

截至2007年底,欧洲累计部署了111个WCDMA商用网络、96个HSDPA商用网络和18个HSUPA商用网络,在总量中所占比例分别为54%、56%和69%。

  北美市场目前由CDMA2000作为主导。

数据显示,截至2007年8月,北美市场拥有超过1.35亿3G用户。

CDMA2000用户占北美总3G用户的96%的市场份额。

CDMA2000仍然是北美3G市场的最主要主导。

CDMA发展集团的一份报告显示,仅从移动数据服务这一项,CDMA2000服务供货商的投资就可每季产生30多亿美元的收入,如加上语音业务的收入,这些运营商每季度可再进账190亿美元。

  非短信数据业务的收入占据58%,在北美3G市场上占有重要地位,电信研究院的分析则显示,北美的移动数据业务起步较晚,但非短信数据业务收入占比却比西欧(37%)和亚太(49%)要高,一方面是因为北美短信起步较晚且发展缓慢,给其他数据业务提供了发展契机;

另一方面是因为北美运营商普遍采取低资费或不限制数据流量的策略。

  综上所述,三种标准各有优缺点,在我国未来的发展中究竟谁更能占据优势还不得而知,预计在很长的时间内,都会呈现“三足鼎立”的局面,而且会一直延续到第四代网络标准的出现,所以在未来国内我们预计决定三大运营商成败的关键并非是技术层面的,而更可能决定于经营层面的战略战术。

目前,中国的3G即将进入商用化应用阶段,对技术标准的取舍选择也成为移动运营商要仔细考虑的问题,因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析。

  本文作者通过介绍和对比分析3G的三大主流技术,预测和展望了各种技术在未来的应用前景,并提出了自己的观点。

  

  三种主流的3G技术标准--WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA,在技术上各有千秋,从目前的情况来看,不会出现哪种标准“一统江湖”的局面,而至于谁能在3G时代占据更大的市场份额,关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争的需要。

  而需要注意的是,虽然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准,但是仍然可以将其分为两类:

cdma2000、WCDMA并作一类,TD-SCDMA则和前两者分开讨论。

之所以可以这样做,是因为在技术上cdma2000和WCDMA是FDD的标准,而TD-SCDMA则是一个TDD标准。

(彻底调查)

  对比报告全文:

  2000年5月,国际电联(ITU)在土耳其召开全会,经对IMT-2000无线接口技术标准的10个候选方案的频谱效率、网络接口、QoS、技术复杂性、覆盖率、灵活性和设备体积等诸多方面的全面评估,正式确认了五种标准,分别是MS-CDMA、DS-CDMA、TD-CDMA和SC-TDMA、MC-TDMA,这是一个以CDMA技术为主体,兼顾TDMA技术,包含FDD和TDD两种双工方式的多元化体系标准。

  从移动通信技术发展趋势和可实现业务功能分析,基于CDMA制式的3种标准被普遍看好,分别对应cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA三种技术,它们被认为是3G的三大主流应用技术标准。

目前,中国的3G即将进入商用化应用阶段,对技术标准的取舍选择也成为移动运营商要仔细考虑的问题,因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析,以期为我国3G标准的选择提供有益的参考。

  主流3G标准概要

  1.cdma2000

  cdma2000是从cdmaOne演进而来的第三代移动通信技术。

事实上,cdma2000标准是一个体系结构,称为cdma2000family,它同样还包含一系列的子标准。

其技术特点如下:

  前反向同时采用导频辅助相干解调;

在扩频码选择采用相同M序列,通过不同的相位偏置区分不同的小区和用户;

射频带宽从1.25MHz到20MHz可调;

快速前向和反向功率控制;

下行信道中采用公共连续导频方式进行相干检测,提高系统容量;

在下行信道传输中,定义直扩和多载波传输两种方式,码片速率分别为3.6864Mcps和1.22Mcps,多载波方式能很好地兼容IS-95网络;

支持F-QPCH,可延长手机待机时间;

核心网络给予ANSI-41网络的演进,并保持与ANSI-41网络的兼容性;

支持软切换和更软切换;

设计了两类码复用业务信道,基本信道用于传送语音、信令和低速数据,是一个可变速率信道,补充信道用以传送高速率数据,在分组数据传送上应用了ALOHA技术,改善传输性能;

在同步方式上cdma2000与IS-95相同,基站间同步采用GPS方式。

  cdma2000的发起者主要以美国和韩国为主的以IS-95CDMA为标准的制造商和运营公司,cdma2000继承了IS-95窄带CDMA系统的技术特点,网络运营商同样可以在窄带CDMA网络中更换或增加部分网络设备过渡到3G。

  2.WCDMA

  WCDMA的主要技术指标是:

支持高速数据传输(慢速移动时384kb/s,室内走动时2Mb/s),异步BS,支持可变速传输,帧长10ms,码片速率3.84Mb/s。

其主要特点如下:

  基站同步方式:

支持异步和同步的基站运行方式,组网方便、灵活;

调制方式:

上行为BPSK,下行为QPSK;

解调方式:

导频辅助的相干解调;

接入方式:

DS-CDMA方式;

三种编码方式:

在话音信道采用卷积码(R=1/3,K=9)进行内部编码和Veterbi解码,在数据信道采用ReedSolomon编码,在控制信道采用卷积码(R=1/2,K=9)进行内部编码和Veterbi解码;

适应多种速率的传输,可灵活地提供多种业务,并根据不同的业务质量和业务速率分配不同的资源,同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比(对于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的业务)和多码并行传送(对于高于128kb/s的业务)的方式来实现;

上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰,提高了系统容量,同时也降低了传输的功率;

核心网络基于GSM/GPRS网络的演进,并保持与GSM/GPRS网络的兼容性;

BTS之间无需同步因BS可收发异步的PN码,即BS可跟踪对方发出的PN码,同时MS也可用额外的PN码进行捕获与跟踪,因此可获得同步,来支持越区切换及宏分集,而在BTS之间无需进行同步;

支持软切换和更软切换,切换方式包括三种,即:

扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。

  WCDMA的发起者主要是欧洲和日本标准化组织和厂商,WCDMA继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点,标准化进展顺利,网络运营商可以通过在GSM网络上引入GPRS网络设备和新业务,培育数据业务消费群体,逐步过渡到3G。

  3.TD-SCDMA

  TD-SCDMA较前两种技术标准略显稚嫩,其主要技术特点如下:

  信号带宽为1.23MHz;

码片速率为1.28Mchip/s;

采用智能天线技术,提高了频谱效率;

采用同步CDMA技术,降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度;

接收机和发射机采用软件无线电技术;

采用联合检测技术,降低多址干扰;

多时隙,具有上下行不对称信道分配能力,适应数据业务;

采用接力切换,降低掉话率,提高切换的效率;

语音编码:

AMR与GSM兼容;

核心网络基于GSM/GPRS网络的演进,并保持与它们的兼容性;

基站间采用GPS或者网络同步方式,降低基站间干扰。

  TD-SCDMA目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发,较前两个技术标准而言,对TD-SCDMA进行大力支持和结成产业联盟的企业还比较少。

  三种主流标准的比较

  虽然cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA同属3G的主流技术标准,但是仍然可以将其分为两类:

之所以可以这样做,是因为在技术上cdma2000和WCDMA是FDD的标准,而TD-S

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