大技术标准之完全比较.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,W,ireless,T,echnology,I,nnovation,Labs,WTI,频谱利用率,解决广泛使用,(,高密度、低频率使用费,),的关键,通信距离,/,发射功率,降低成本,(,设备成本与网络建设费用,),的关键,设备价格,系统设备、终端设备与网络建设费用应当不高于有线电话,组网能力,与现有,PSTN,的兼容性及与未来网络的适应能力,可能提供的业务,话音、传真、数据、增值业务、移动性,技术先进性,只有高技术才能解决上述问题,移动通信的技术要求,频谱利用率,提高频谱利用率的意义,降低频率使用费,在有限频谱资源下增加系统容量，满足高密度用户需要,降低网络建设工程费用,(,小区间距可以大一些,),定义,：,每小区内单位频带能提供的信道数,(ch/MHz/cell),典型无线通信系统的频谱利用率比较,接入方式,FDMA TDMA CDMA SCDMA,(TACS)(GSM)(IS-95),理论,1 15 20 100,试验,1 3-7 10 50,SCDMA,技术是目前具有最高频谱利用率的技术,发射功率的考虑,降低无线设备发射功率的意义,对基站：降低成本,(,高功放及其电源是基站成本主要部分,);,提高可靠性并便于维护,对终端设备 降低功耗：提高电池使用时间；减轻电磁辐射对人体影响,降低发射功率的限制：要达到一定通信距离,电波传播衰落,接收机灵敏度,信号的抗多径及干扰的能力,典型无线通信系统的每信道基站发射功率比较,系统,TACS GSM IS-95 SCDMA,最大发射功率,30-50W 2-3W 1W 0.1W,核心网,(CN),无线接入网,(RAN),2G,3G,第三代移动通信示意图,GSM,PDC,IS-41,核心网,(CDMA,网络),GSM,核心网,IS-95 CDMA,cdma2000-1x,、,3x,W-CDMA,无线接口后向兼容,核心网络后向兼容,新的无线接口,NNI,TD-SCDMA/,TD-CDMA,IP,核心网,全,IP,网络,3G,的三大主流技术标准比较,3G,的三大主流技术标准比较（续）,3G,的三大主流技术标准比较（续）,3G,的三大主流技术标准比较（续）,内容,Generations of Wireless System,移动通信基本概念,IMT-2000,要求,主要标准,IMT-2000,频率分配,从,GSM,向,UMTS,的演进,IS,95,向第三代的过渡与,cdma-2000,技术,TD-SCDMA,LAS-CDMA,WCDMA,标准发展,3,GPP Rel99,3,GPP Rel4,3,GPP Rel5,功能冻结,时间点,2000/03,2001/03,2002/03,GSM/GPRS,核心网,WCDMA FDD,电路域,IP,话音承载,电路域,Call Server/MGW,IP,实时多媒体,HSPDA,WCDMA,标准规划清晰，制定严谨,支持高速分组数据接入（,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,cdma2000,标准发展,IS-95A,规范完成,时间点,1995,1998,2000,QCELP,话音编码,9.6,kbps,115.2,kbps,8,码道捆绑,307.2,kbps,话音容量加倍,cdma2000,1xEV-DO/DV,2002,DO:,高速数据业务,DV高速数据业务话音业务,IS-95B,cdma20001x,cdma2000-3x,?,cdma2000,标准发展存在不确定因素,支持1,x 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,未来高速数据业务发展分析,WCDMA,和,cdma2000,高速数据业务比较,接口开放性分析,WCDMA,规范制定严谨，组织严密,3,GPP,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,信令组网与漫游,分析,MCC,MSIN/MIN,MNC,IMSI（,国际移动用户识别）,国内移动用户识别,WCDMA,和,cdma2000,信令组网与漫游比较,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,信令组网与漫游,分析（续）,关键技术分析,关键技术分析,关键技术分析,语音能力分析,WCDMA,与,cdma20001x,的语音能力相当,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,数据能力分析,数据业务容量(单位：,Kbps/MHz/cell,),WCDMA,数据业务容量比,cdma2000,要大,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,无线覆盖分析,华为,WCDMA、cdma2000,在核心频段灵敏度测试,结果,地点：上海外场，一般城区 时间：2001/12 车速：60,km/s；,测试条件：双极化天线、增益17.15,dbi、,挂高25米,华为,WCDMA,覆盖性能测试结果,WCDMA、cdma2000,在核心频段的无线覆盖能力相当,对智能天线支持的分析,智能天线是3,G,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,TD-SCDMA,技术的评估结果,中国的,TD-SCDMA,提案完全符合并超出,ITU,的最低要求,验证了,TD-SCDMA,技术的优势，如,:,由于采用智能天线和同步,CDMA,技术，所以容量大,成本低,适合非对称数据的传输,频段使用灵活,TD-SCDMA,的标准化情况（续）,1998,年,11,月,TG8/1,伦敦会议明确,TD-SCDMA,符合,IMT-2000,要求，适应于所有环境应用。,1999,年,3,月完成,TD-SCDMA,关键参数,1999,年,4,月成立中国无线通信标准研究组,(CWTS),，组织国内几十个单位共同制定移动通信标准；1999,年,10,月完成提交到,ITU,的,TD-SCDMA,无线接口技术规范；,1999,年,11,月,TG8/1,会议通过,TD-CDMA,作为,RSPC,建议,CDMA TDD,一个标准,(5.3,节,),2000,年,5,月,ITU-R RA-2000,正式批准,RKEY(M.1455),和,RSPC,建议,(M.1457),TD-SCDMA,在,3GPP,的标准化,中国在,ITU,一直倡导,TDD,的融合,1999,年初主办多次,TDD,融合专题研讨会，并开始向,3GPP,提交文稿；,1999,年,5,月,CWTS,加入,3GPP,；,1999,年,9,月运营者融合组织,(OHG),包括,TD-SCDMA,的两种码片速率的,CDMA TDD,方式；,1999,年,10,月,TSG RAN,接受接受一个,TDD,模式，两个选项的概念，接受,1.28Mcps,码片速率。,TD-SCDMA,正式开始在,3GPP,的标准化；,TD-SCDMA,在,3GPP,的标准化,(,续,),1999,年底基本接受保留两个,TDD,优势，明确标准化计划，即,2000,年,6,月完成技术报告计划；,R00,完成标准化；,3GPP,在,Release 4,，即,2001,年,3,月完成低码片速率,(TD-SCDMA),的标准化工作；,核心网分为基于,GSM/GPRS(R99,、,R4),和全,IP(R5),两个阶段。,TDD,双工方式的优点,频谱灵活性：不需要成对的频谱。,在,2GHz,以下已很难找到成对的频谱,上下行使用相同频率，上下行链路的传播特性相同，利于使用智能天线等新技术,支持不对称数据业务：根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙宽度,FDD,系统一建立通信就将分配到一对频率以分别支持上下行业务。在不对称业务中，一半频率是浪费,FDD,系统也可以用不同宽度的频段来支持不对称业务，但：,频段相对固定，不可能灵活使用,(,例如下行频段比上行频段宽一倍,),到底需要什么样的不对称性？,成本低：无收发隔离的要求，可以使用单片,IC,来实现,RF,收发信机,TDD,双工方式的缺点,峰值,/,平均发射功率之比随时隙数增加而增加,CDMA,系统已要求较大的峰值,/,平均发射功率之比,此比值随时隙数增加而增加，例如,TD-SCDMA,可能再增加,7dB,；而,UTRA-TDD,则可能增加,12dB,因,CDMA,要求线性工作，此最大发射功率不可能很大，故,TDD,系统的通信距离较小,通信距离,(,小区半径,),还受电波传播的时延所限制，通常小区半径为,FDD,系统的,30%,左右,不连续发射，抗拒快衰落和多普勒效应的能力低于,FDD,系统。在高速移动环境的性能较差，故目前,TDD,系统仅支持终端移动速度为,120km/h,。,TDD,和,FDD,在第三代移动通信中必要的两种双工方式,FDD,适合于大区制的全国系统,适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务等,TDD,适合于高密度用户地区：城市及近郊区的局部覆盖,适合于对称及不对称的数据业务，如话音、实时数据业务、特别是互联网方式的业务,能提供成本低廉的设备,预计在,3G,中，使用移动卫星实现全球覆盖，使用,FDD,提供大区制对称业务，在城市及近郊区使用,TDD,系统，用多模终端实现漫游,IMT2000,的,CDMA TDD,标准,概况,两种,CDMA TDD RTT,：,TD-SCDMA,和,UTRA TDD,两种,TDD,方案的异同：,项目,TD-SCDMAUTRA TDD,带宽和码片速率1.6,MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps,帧结构7时隙/5,ms15,时隙/10,ms,智能天线使用难使用,同步,CDMA1/8chip2chips,多用户检测使用使用,软件无线电全面使用部分使,切换接力切换硬切换,相同技术：信道编码和交织、调制(,QPSK),、,DCA,、,TDX,、,ODMA,等等,设计思想：全面满足,IMT2000,要求室内系统，作为,FDD,的补充,TD-SCDMA,的关键技术,时分双工,.,适应于无线资源的自适应分配,码分多址,.,允许同时多个用户接入,联合检测,.,使同小区内干扰减至最小,动态信道分配,.,从而减少小区间的干扰,智能天线,.,进一步降低小区间的干扰,时分双工(,TD-SCDMA):,上行频段和下行频段一样,D,U,D,D,D,D,D,D,频分双工(,FDD):,上行频段和下行频段分开,D,D,D,D,D,D,D,U,U,上行,D,下行,未用,资源:,时分双工的,优势：,可用于不成对频段,无需成对的有双工间隙的频段,通过适配于用户话务需要，频谱效率得到了提高,上行和下行使用同样的载频，因此无线传播是对称的,最适用于智能天线技术的实现,TDD(,时分双工技术),5ms,1,上行时隙和,6,下行时隙,用于文件,下载,internet,浏览等,(适用于下行数据流量大),可达,2Mbit/s,传输速率,5ms,5ms,对称结构(适用于语音呼叫,等)6上行时隙/1下行时隙(文件,上传等),灵活分配上下行话务信道,Example:,CDMA,特性,多用户同时接入同一无线信道,基于用户需要分配容量,每一个,CDMA,用户，同其他使用同样的无线信道和时隙的用户产生干扰,(MAI=,多接入干扰,),码分多址技术(,cdma),最多,16,个码型,1.6 MHz,下行,下行,下行,下行,上行,每一个用户通过临时分配的,CDMA,码来识别,Timeslot,下行,下行,联合检测,Joint Detection,联合检测,Joint Detection:,所有信道的信号被同时解码,从复合信号中减去其他信道的信号来获得每一个信道的信号,联合检测可获得小区内干扰为零,一个特定的空中接口脉冲结构,允许通过接收器来估计无线信道,考虑到被估计的无线信道，所有信号同时被检测,避免多接入干扰,相对扩大检测动态范围，因此不需要软切换,小区内干扰最小化,JD是怎样工作的?,为什么 JD 这么重要?,联合检测,Joint Detection,如果每时隙只有 1 个用户信号,联合检测(,JD),不是有效的.,在同步,CDMA,模式下,多个用户共享每个时隙,联合检测是有效的.,通过联合检测的,MAI,计算矩阵,去除多用户干扰(,MAI，,由,CDMA,多个用户信号引起的),结论：通过去除,MAI,增加了,CDMA,的负载系数，,JD,增加了的,CDMA,系统容量乘 3).,通过去除,MAI,对多用户信号检测动态范围达20,dB，,无需快速功率控制.,联合检测导致最优 TD-SCDMA 容量,联合检测图示,8码道/时隙为例,信道评估参数:,直达信号和延迟信号的电平和时间等,动态信道分配(DCA),每个小区的多个无线信道允许频域信道动态分配,1.6 MHz 的 TD-SCDMA 带宽，同5 MHz 的带宽相比，在同样的频谱范围内可以有三倍以上的无线信道,以下 3 种动态信道分配方法面减少小区间干扰，频谱效率得到了优化,频域动态信道分配(FDMA),动态信道分配(DCA),动态信道分配(DCA),7 个时隙减少了在一个 TD-SCDMA 载频中每个时隙同时激活的用户的数量,每个载频的多个时隙允许动态地将最小干扰的时隙分配给激活的用户,时域动态信道分配(TDMA),通过使用适应性智能天线，可以基于每一个用户实现方向性解耦,空域动态信道分配(SDMA),动态信道分配(DCA),慢速,DCA:,根据测量结果对每个小区的信道分配质量指示值,P,i,许可控制:允许使用信道的需要的,SIR(,其质量基于,slow DCA),快速,DCA:,对,UDD,数据即时分配无线资源,Code pooling:,当业务需要超过一个无线资源时,在同一个时隙上使用多码,动态信道分配(DCA),信道分配,或拒绝,DCA,算法,信道分配,成本函数,信道分配,优先级表,更新函数,优先级表,业务类型,呼叫建立,路径损耗,无线资源数量(,Bit rate),成功的呼叫,小区内切换,小区间切换,掉话,drop out,测量,(,I,CIR,BER.),加权,动态信道分配(DCA),算法,上行同步,通过精确调整移动台,发射的时间提前量,不同移动台信号,同时到达基站,保证扩频码间正交性,提高联合检测性能,Uplink,Downlink,Time,Distance from Basestation,Near,Far,Timing Advance,Propagation Delay,智能天线,(Smart Antenna),有智能天线.,能量只是指向有移动用户活动的小区区域,手机在整个小区被跟踪,没有智能天线.,能量分布于整个小区,在没有移动用户活动的区域，干扰不会下降,智能天线的优势,减少小区间干扰,降低多径干扰,对每一个用户，增强信噪比,优化链路预算,增加容量和小区半径,波束成型-智能天线,在不同时间天线单元的,脉冲形状,功率,天线的每个单元是全向的,波束成型是通过单天线单,元的不同功率和脉冲形状,而形成的,智能天线有效性,蜂窝,TDD,复用情况下，减少小区间干扰:,智能天线的平均方向性,8,dB=,增长的,C/I,率.,增长的,C/I,关系等同于减少减少小区间干扰(,ICI),8 dB,.,没有智能天线,:小区复用簇,c=3,导致相对,C/I,8 dB.,有智能天线,:,小区复用簇,c=3,导致相对,C/I,16 dB.,智能天线增益:通过减少小区间和小区内的干扰，每个小区的容量增长了,2倍.,中国频率资源分配,:,TD-SCDMA,W-CDMA,空中接口,TDD,FDD,模式,20+15,MHz,60,MHz,频段,1.6,MHz,5,MHz,射频带宽,可用性,从,2003,开始,(,目前,:,WLL),1900,1920,1980,2010,2025,60,MHz,60,MHz,20,MHz,15,MHz,FDD(,上行),FDD(,下行),TDD,TDD,卫星,空,30,MHz,2110,2170,空,1885,85,MHz,15,MHz,现在,任何频谱都可用于,TD-SCDMA,双工间隔 190,MHz,现在,1.6,MHz,15+85,MHz,TDD,?,TD-SCDMA?,无需使用成对的频段,TD-SCDMA,满足各种场合无线覆盖,宏蜂窝覆盖,小区半径:350,m,至,20Km,室外覆盖,郊外，乡村等地域,支持终端高速移动,传输速率可达,384 kbps,微微蜂窝覆盖,小区半径:室内,室内覆盖,低速移动(10km/h),传输速率可达384,kbps,微蜂窝覆盖,Dense urban,Urban,Rural/Suburban,TD-SCDMA:,适用于,TDD,频段的,3,G,技术,TD-SCDMA,IMT2000,和3,GPP,Release 4,的重要组,成部分,高效的空中接口,3,G,技术中最新的空中接口技术,适用与非对称数据传输的理想方案,完全的3,G,解决方案,完全适用于大范围覆盖,也适用于用户密集地区,简便的网络规划,没有小区呼吸,没有软切换,余永聪:,接力切换（硬切换）,TD-SCDMA,的,关键技术,智能天线,+,多用户检测,多时隙的,TDMA,DS_CDMA(,帧结构,),同步,CDMA,用软件无线电技术实现,信道编码和交织,(,和,3GPP,相同,),接力切换,预期达到的目标,高频谱利用率,低设备成本,满足,IMT2000,基本要求,TD-SCDMA,技术基础：,智能天线,空分多址大大,增加系统容量,降低发射功率,波束赋形时可以克服 多径传播问题,基带数字信号处理为每条信道提供一条赋形天线发射波束,TD-SCDMA,技术基础,：,同 步,CDMA,定义,上行链路各终端信号在基站解调器完全同步,优点,CDMA,码道正交，,降低码道间干扰，,提高,CDMA,容量,简化硬件，降低成本,t,基站解调器,码道,1,码道,2,码道,N,用软件处理基带信号,硬件平台 高速（,A/D,）变换数字信号处理（,DSP,）,TD-SCDMA,技术基础,：,软件无线电,RF,收,发,信,机,A/D,D/A,基带,处理器,MCU,话音编,译码器,人机界面,DSP,TD-SCDMA,技术：,接力切换,MS,和,BS0,通信,BS0,通知邻近基站信息,基站类型、工作载频、定时偏差、忙闲等等,MS,搜索基站,BS,或,MS,发起切换请求,系统决定切换执行,MS,同时接收来自两个基站的相同信号,完成切换,BS0,BS1,BS2,TD-SCDMA,在,3GPP,的进展,TD-SCDMA,的技术特点和优势,特点：,TDD,技术,基于智能天线；,采用软件无线电技术；,采用,1.6MHz,载频间隔；,优点,频段使用灵活；采用,1.6MHz,带宽，在5,MHz,内可有三个载频，,系统应用灵活,适应于非对称数据传输，适合无线,Internet,业务,频谱效率高，容量大；,成本低；,