【文章內容簡介】 A 系統(tǒng)的無線接入網采用的碼片速率為 ，支持可變速傳輸 。載波間隔 5MHz，土行鏈路的調制方式為 BPSK，下行鏈路的調制方式為 QPSK。其無線信道分別采用了三種編碼方式，話音信道采用卷積碼 (R=1/3， K=9)進行內部編碼和 Veterbi 解碼，數(shù)據(jù)信道采用 Reed Solomon 編碼，而控制信道采用卷積碼 (R=1/2， K=9)進行內部編碼和Veterbi 解碼。 WCDMA 系統(tǒng)采用快速閉環(huán)、開環(huán)和外環(huán)三種精確的功率控制方式，支持軟切換和更軟切換。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 11 （ 2） WCDMA 系統(tǒng)無線幀結構 WCDMA 系統(tǒng)的物理信道可按時間分為三層結構：超幀、無線幀和時隙。一個超幀長為 720ms，分為 72 個無線幀，一個無線幀長為 10ms，分15個時隙，每個時隙 ，每個時隙含 2560 個碼片，故 WCDMA 的碼片速率為 2560*15/10ms=*10chip/s。 其無線幀結構如圖 : 圖 1 WCDMA 無線幀結構 WCDMA 系統(tǒng)工作在頻分雙工 FDD 模式下，其上下行鏈路分別使用兩個獨立的 5MHz 帶寬的載波，其上下行鏈路中采用基于導頻符號或公共導頻的相干檢測。 CDMA2020 系統(tǒng)無線特性 （ 1） CDMA2020 系統(tǒng)特性 CDMA2020 系統(tǒng)同為 IMT2020 的三大主流技術標準之一，是從 IS 一95 窄帶 CDMA 技術演進而來的，代表了一個體系結構，包含了一系列子標準。其網絡結構發(fā)展自 IS一 41 標準，無線接口標準來源于 IS一 95，故與 GSM 系統(tǒng)不兼容，僅兼容于 IS 一 95窄帶 CDMA 系統(tǒng)。 CDMA2020 系統(tǒng)目前支持單載波 (lx)和三載波 (3x)兩種方式，單載波占用帶寬 ，三載波則占用帶寬 3*=。但 3GPP2 對于CDMA2020 系統(tǒng)的三載波無線方式的研發(fā)及標準制定已經停止，而主要發(fā)展基于單載波方式的增強速率版本 lxEV 及其后的空中接口演進 AIE。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 12 （ 2） CDMA2020 系統(tǒng)無線偵結構 在 CDMA2020 系統(tǒng)的一系列演進標準中，第一個真正達到 3G 系統(tǒng)標準的是 CDMA2020lxEVDO 系統(tǒng) 標準，因此以下對 CDMA2020 系統(tǒng)空中接口的說明都將以 CDMA2020lxEVDO系統(tǒng)為例。 CDMA20201xEVDO 系統(tǒng)的無線幀由 16 個連續(xù)的時隙組成，幀長。時隙是其基本的時間單位，一個時隙長 ，分為兩個半時隙 (1024 個碼片 )，每個半時隙都包含導頻部分、 MAC(Media Access Control，媒體接入控制 )部分和數(shù)據(jù)部分。 若有業(yè)務或控制數(shù)據(jù)傳輸時，時隙處于激活狀態(tài)，被稱為激活時隙Active Slot，各信道按一定順序、碼片長度進行復用 。若沒有業(yè)務或控制數(shù) 據(jù)傳輸時，時隙處于空閑狀態(tài)，被稱為空閑時隙 Idle Slot，只傳送 MAC 信息。 其無線幀結構如下 : 圖 2 CDMA20201xEVDO 無線幀結構 TD 一 SCDMA系統(tǒng)無線特性 （ 1） TD 一 SCDMA 系統(tǒng)特性 TD一 SCDMA 系統(tǒng)的設計目標是要建立一個具有高頻譜效率和高經濟效益的 3G 系統(tǒng)，因此被設計為不管是對稱業(yè)務還是非對稱業(yè)務都能達到最佳性能的 3G 系統(tǒng)。 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)工作在時分雙工 TDD 方式下，在周期性重復的時間幀里傳輸基木的 TDMA 突發(fā)脈沖，而且通過周期性地轉換傳輸方向， TD一 SCDMA 系統(tǒng)允許在同一載波上交替地進行上下行鏈路河南理工大學本科畢業(yè)論文 13 傳輸。 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)的無線傳輸方案是頻分多址 FDMA、時分多址 TDMA和碼分多址 CDMA 三種基本傳輸技術的綜合應用，而且其所使用的智能天線技術及聯(lián)合檢測技術，是空分多址 SDMA 技術的具體實現(xiàn)。 TD 一 SCDMA系統(tǒng)采用其獨有的接力切換技術，切換時延少、切換成功率高且無線信道利用率高。這些先進技術的運用使 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)大大降低了小區(qū)間的干擾，頻譜利用率有明顯提升。 （ 2） TD 一 SCDMA 系統(tǒng)無線幀結構 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)的碼片速率為 ，載波間隔為 ，其最大特點是不需要成對的載波頻帶，可在一個載波帶上采用時分雙工TDD方式工作，因此 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)既有 CDMA 系統(tǒng)的特性，又有 TDMA系統(tǒng)的特性。 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)的物理信道結構按時間分為四層結構 :超幀 (系統(tǒng)幀 )、無線幀、子幀和時隙 /碼道。一個超幀長 720ms，由 72 個無線幀組成，一個無線幀長 10ms，每個無線幀分為兩個 5ms 的子幀，子幀是系統(tǒng)無線傳播的最小單位，每個子幀由 7個常規(guī)時隙和 3個特殊時隙 (下行導頻時隙 DwPTs、上行導頻時隙 UpPTS 和保護間隔 GP)組成 ，時隙用于在時域上區(qū)分不同用戶終端的信號，故每個物理信道都有各自特有的時隙結構。 其無線幀結構如圖所示 : 圖 3 TD— SCDMA 無線幀結構 河南理工大學本科畢業(yè)論文 14 3G 系統(tǒng)無線特性優(yōu)缺點比較 從以上各 3G 系統(tǒng)的無線幀結構來看，同為 3GPP 標準的 WCDMA 系統(tǒng)和 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)在無線幀結構上比較相近， TD一 SCDMA 系統(tǒng)比 WCDMA系統(tǒng)多了一層子幀，并把子幀作為無線傳播的最小單位，同時設計了 3種特殊時隙以提高系統(tǒng)性能。而 3GPP2 標準的 CDMA2020 系統(tǒng)由于從 IS一 95 窄帶 CDMA 技術演進而來，其無線幀結構與前 兩者完全不同，其無線幀長為 20ms。從無線信道的定義來看， WCDMA 系統(tǒng)和 TD一 SCDMA 系統(tǒng)的無線信道定義也很類似，而 CDMA2020 系統(tǒng)的無線信道定義卻截然不同，在無線信道名稱中明確地標示出了其是前向信道還是反向信道。 WCDMA 系統(tǒng)使用的帶寬和碼片速率是 CDMA2020 和 TD一 SCDMA(單方句 )系統(tǒng)的三倍以上，因而具有更大的擴頻增益和抗擾、抗噪及抗多徑衰落的能力。 WCDMA 系統(tǒng)的快速功率控制速度為 1500Hz，接近于 CDMA2020 系統(tǒng)(800Hz)的兩倍，更是 TD一 SCDMA 系統(tǒng) (0一 200Hz)的 7 倍多，因而能夠更精確地實現(xiàn)功率控制，保證無線信號質量，支持更多用戶。 TD一 SCDMA 系統(tǒng)因采用了 TDD 技術，其收發(fā)信使用同一頻段，因此土下行鏈路的無線環(huán)境基本一致，非常適合于使用智能天線技術。其結合 CDMA 技術和 TDMA 技術的多址方式，利于使用聯(lián)合檢測技術，且其支持單載波方式和多載波方式。這些技術的應用能夠有效地減少干擾，提高系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。因此 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)的頻譜利用率高、規(guī)劃靈活性強。與 WCDMA 系統(tǒng)和 CDMA2020 系統(tǒng)相比， TD 一 SCDMA 系統(tǒng)能夠更有效地支持非對稱業(yè)務和語音、數(shù)據(jù)混 合業(yè)務。 CDMA2020 系統(tǒng)采用短 PN 碼，通過不同的相位偏置來區(qū)分不同的小區(qū)，采用 Walsh 碼區(qū)分不同的信道，采用長 PN 碼以區(qū)分不同的用戶。故河南理工大學本科畢業(yè)論文 15 其在進行網絡規(guī)劃及優(yōu)化時，必須考慮 PN碼資源的規(guī)劃與優(yōu)化，而 WCDMA系統(tǒng)和 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)則不存在 PN碼資源優(yōu)化的問題。 此外， WCDMA 系統(tǒng)的基站可支持同步與異步兩種方式，在異步方式下無需使用 GPS 實現(xiàn)同步，可降低網絡建設成本和運行維護成本，而CDMA2020 系統(tǒng)的從站必須通過 GPS 實現(xiàn)同步， TD 一 SCDMA 系統(tǒng)則需要通過主從方式實現(xiàn)同步。但 CDMA2020 系統(tǒng)沿用的 CDMAIS 一 95 的同步方式，必須使用 GPS 使基站間保持嚴格的同步，這樣可以取得較高的組網性能及頻譜利用效率，有利于更有效地使用無線資源。 WCDMA 系統(tǒng)和 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)都是基于 GSM 系統(tǒng)網絡的技術演進，因而可以與現(xiàn)存的 GSM 系統(tǒng)網絡兼容共存，平滑過渡，同時兩者也能共存互補 。而 CDMA2020系統(tǒng)只能與已投入使用的 IS一 95窄帶 CDMA系統(tǒng)實現(xiàn)無縫互操作及切換，只能將 IS一 95窄帶 CDMA 系統(tǒng)向 CDMA2020 系統(tǒng)平滑過渡演進。 相比之下， WCDMA 系統(tǒng)的技術最為成熟， TD 一 SCDMA 系統(tǒng)采用的新技術最多，而 CDMA2020 系統(tǒng)則是向 3G 演進的升級成本最低。 3G 系統(tǒng)標準的技術比較 3G系統(tǒng)的系統(tǒng)性能比較 如下： (l)系統(tǒng)容量 要討論移動通信系統(tǒng)的容量，絕對不能脫離其具體的業(yè)務及實地的無線環(huán)境，因此在 CDMA 系統(tǒng)中，空中接口的容量同業(yè)務的比特能量及干擾功率密度之比 Ec/Io、增益處理、其它小區(qū)的干擾、基站的發(fā)射功率及信道碼的數(shù)量均有關系，對于話音業(yè)務和分組數(shù)據(jù)業(yè)務，同一網絡系統(tǒng)的容量是有差別的。 對于話音業(yè)務，由于三種系統(tǒng)的載波帶寬不相同，所以一般只能比河南理工大學本科畢業(yè)論文 16 較單位帶寬內的平均容量 。雖然在進行系統(tǒng)仿真時，測試設定的條件不完全相同，但 WCDMA 系統(tǒng)、 CDMA2020 系統(tǒng)與 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)的測試結果都較為相近。 對于數(shù)據(jù)業(yè)務的系統(tǒng)容量，一般用系統(tǒng)的單位帶寬內的數(shù)據(jù)吞吐量來表示。 3G系統(tǒng)引入了多種速率的數(shù)據(jù)業(yè)務，即使是在同一系統(tǒng)內，不同的業(yè)務組合也會產生不同的數(shù)據(jù)吞吐量，因而一般對數(shù)據(jù)吞吐量的比較都是針對于同一小區(qū)內在線用戶使用的相同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務。從系統(tǒng)仿真的結果中可發(fā)現(xiàn)對于中低速數(shù)據(jù)， WCDMA 系統(tǒng)和 CDMA2020 系統(tǒng)是基本相同的，但是 WCDMA 系統(tǒng)在高速數(shù)據(jù)業(yè)務上具有更大的優(yōu)勢 ，而 TD 一SCDMA 系統(tǒng)由于其所獨特的技術特點，在理論上具有較高的頻譜效率，應更適合于提供數(shù)據(jù)業(yè)務，但這還需經過更多的測試來驗證。 (2)覆蓋范圍 移動通信系統(tǒng)基站的覆蓋范圍主要是由無線網絡上下行鏈路的最大允許損耗以及無線傳播環(huán)境所決定的。在移動通信網絡工程建設前，一般通過上下行鏈路預算對基站的覆蓋范圍進行估算，而估算的結果表明了在相同的頻帶內， WCDMA 系統(tǒng)和 CDMA2020 系統(tǒng)的基站的覆蓋范圍基本相同。 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)由于采用時分雙工 TDD 方式，其覆蓋范圍不如采用頻分多址的 WCDMA 系統(tǒng)和 CDMA2020 系統(tǒng)。 WCDMA 系統(tǒng)和 CDMA2020 系統(tǒng)都是頻分雙工 FDD 的 CDMA 技術，技術上沒有大的本質差別，因此許多仿真及現(xiàn)場試驗的結果都表明了兩者的系統(tǒng)性能基本相當。而 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)因為起步較晚，故需要進行更多的仿真及測試來驗證其性能。從理論上看來， WCDMA 系統(tǒng)在大規(guī)模覆蓋、遠距離通信和移動性上占有絕對優(yōu)勢，而 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)則在用戶密集度高、移動性要求不強及用戶的非對稱業(yè)務需求較大的地區(qū)占有相對較大的優(yōu)勢，因此在網絡覆蓋上 TD一 SCDMA 系統(tǒng)和 WCDMA 系統(tǒng)可以實現(xiàn)優(yōu)河南理工大學本科畢業(yè)論文 17 勢互補。 (3)提高利用 率技術 WCDMA 系統(tǒng)及 CDMA2020 系統(tǒng)實際上是采用碼分多址和頻分多址相結合的多址技術，都可采用智能天線導頻符號輔助相干檢測的多用戶檢測技術、上下行鏈路同步技術，以消除各種干擾，提高無線網絡的頻譜利用率。 TD 一 SCDMA 系統(tǒng)除了采用碼分多址和頻分多址，還采用了時分多址技術，提供了上下行鏈路的不對稱傳輸，因此比 WCDMA 系統(tǒng)及CDMA2020 系統(tǒng)具有更高、更有效的頻譜利用率。 (4)小區(qū)切換 在 3G 系統(tǒng)中軟切換是 CDMA 技術普遍采用的切換技術，軟切換對提高無線網絡容量，保證通信質量起著非常關鍵的作用。 WCDMA 系統(tǒng)在扇區(qū)間采用軟切換，在小區(qū)間也采用軟切換，在載頻間采用硬切換。 WCDMA 系統(tǒng)的基站不需要同步，因而不需要 GPS 這樣的外部的同步時鐘源，所以在設計 WCDMA 系統(tǒng)的軟切換算法及執(zhí)行定位業(yè)務時，必須要考慮到基站的異步性。在進入軟切換之前，用戶終端測量兩個基站的下行鏈路上的同步信道 SCH 的定時差別，用戶終端將定時差別報告給服務基站，根據(jù)一個符號的解析度來調整新的下行鏈路上軟切換的連接時間，這樣就能夠使用戶終端的 RAKE 接收機同時從兩個基站接收無線信號。 CDMA2020 系統(tǒng)在扇區(qū)間采用軟切換，在小區(qū)間 同樣采用軟切換，在載頻間也是采用硬切換，基本信道的軟切換類似于 IS 一 95 系統(tǒng)的軟切換技術，與 WCDMA 系統(tǒng)的軟切換相近。對輔助信道而言，當不需要分集補償衰落時，利用很少的幾個基站來進行傳輸，從而能更有效地增加整個下行鏈路的容量。對于分組數(shù)據(jù)業(yè)務，若輔助信道不在軟切換狀態(tài)，則可以簡化控制過程。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 18 TD一 SCDMA 系統(tǒng)因為采用了時分雙工 TDD 技術，故而采用了硬切換和其獨有的接力切換技術。接力切換不同于傳統(tǒng)意義上的硬切換及軟切換，主要基于同步碼分多址 SCDMA 技術和智能天線技術的結合。接力切換可對整個基站無線網絡的 容量進行動態(tài)的優(yōu)化分配。 表 格 1 3G 三大主流技術標準主要參數(shù) WCDMA CDMA2020 TD— SCDMA 載波間隔 5MHz（雙向） （雙向） （單向） 信道帶寬 5/10/20MHz * 碼片速