3G技术总体评价

诸葛卧龙

一、
概述第三代移动通信系统是国际电信联盟（ITU）在1985年提出的工作在2 000 MHz的频段、最高速率达2 Mbit/s、预期在2000年左右商用的系统，当时称为陆地移动通信系统(FPLMTS)。1996年正式更名为IMT-2000。1992年世界无线电大会为IMT-2000分配了230 MHz的频段。IMT-2000的目标是：
1)
全球普及和全球无缝漫游系统
2)
具有支持多媒体业务的能力，特别是支持因特网业务。ITU规定第三代移动通信无线传输技术必须满足以下三个环境的三个要求:
Ø
快速移动环境，最高速率达144 kbit/s；
Ø
室外到室内或步行环境，最高速率达384 kbit/s；
Ø
室内环境，最高速率达2 Mbit/s。

3)
便于过渡、演进。第三代网络应能在第二代网络的基础上逐步灵活演进而成并与固定网相兼容。
4)
高频谱效率
5)
高服务质量
6)
低成本
7)
高保密性
一个完整的移动通信系统主要由两部分构成：核心网络（CN）和无线接入网（RAN）。第三代移动通信的标准化也主要包括核心网络技术与无线传输技术（RTT）的标准化。

IMT-2000无线接入网的三种主流RTT技术为：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。WCDMA和CDMA2000技术是频分双工（FDD）模式中的两个主流RTT技术，我国提交的TD-SCDMA则采用的是TDD模式。实际上WCDMA是UMTS的FDD的RTT技术，而TD-SCDMA是UMTS的LCR（低码片速率）的TDD技术，它们的标准由3GPP组织统一管理。而CDMA2000技术标准由3GPP2组织统一管理。

二、
标准的演进

UMTS标准的演进情况简要如下：

Ø
R99定义了WCDMA的基本能力

Ø
R4支持TD-SCDMA,支持电路域的NGN结构

Ø
R5支持HSDPA和IMS
Ø
R6进一步完善IMS

CDMA2000标准演进情况简要如下：
Ø
Release 0
增加了话音的容量和增加了新的信道支持数据业务（速率153.6kbps）。
Ø
Release A 增加了新的开销信道，数据速率提高至307.2kbps。
Ø
Release B 主要是对Release A 的修订。
Ø
Release C 前向开始支持EV－DV（3.1Mbps）反向支持307.2kps。
Ø
Release D 对EV－DV反向增强至1.8Mbps。
另：在Release 0后派生出IS-856标准支持EV－DO技术
Ø
Rev0前向支持2.4Mbps(采用时分技术)，反向支持153.6kbps。(同1X)
Ø
RevA反向增强至307.2kbps.




三、
无线技术比较
WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA的主要技术参数如下表所示。

RTT技术	WCDMA	cdma2000-1x	TD-SCDMA
信道间隔/MHz	5	1.25	1.6
多址方式	单载波直接序列扩频CDMA多址接入	1.25M单载波直接序列扩频CDMA多址接入	1.6M单载波直接序列扩频时分多址＋同步CDMA多址接入
双工方式	FDD	FDD	TDD
码片速率/Mchip·s-1	3.84	1.2288	1.28
基站同步方式	异步（不需GPS）可选同步（需GPS）	同步（需GPS）	同步（主从同步，需GPS）
1帧长/ms	10	20/5/40/80	10
调制方式	QPSK（前向） BPSK（后向）	QPSK（前向） BPSK（后向）	QPSK（前向） BPSK（后向）
越区切换	软切换，频间切换与GSM间的切换	软切换，频间切换与IS-95B间的切换	接力切换，频间切换，与GSM间的切换
语音编码	AMR	EVRC/SMV	AMR
功率控制/Hz	内环、外环控制速率1500	开环、闭环控制速率800	内环、外环控制速率200
支持可变数据速率/Mbit.s-1	最高为2.048	1x最高0.307，1xEV支持2.476	最高为2.048
业务特性	适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务	适合于对称业务，如话音、交互式实时数据业务	支持对称业务与FDD具有相同的性能。支持不对称业务具有突出的表现

四、
核心网的演进UMTS的核心网是从GSM MAP发展起来的，而CDMA2000的核心网是从IS－41网络发展起来。现两种标准的核心网都向着全IP网的方向演进，有着融合的趋势。
五、
话音质量UMTS(TD－SCDMA和WCDMA)的话音编码采用的是AMR（Adaptive Multi-Rate）编码支持•12.2 kbps, 10.2 kbps, 7.95 kbps, 7.4 kbps, 6.7 kbps, 5.9 kbps, 5.15 kbps, 4.75 kbps等多种速率。

CDMA2000话音编码采用的是EVRC编码，支持9.6 kbps, 4.8 kbps, 2.4 kbps, 1.2 kbps 等多种速率。以后将采用SMV（Selected Mode Vocoder）编码格式，两者话音质量相当。
六、
频谱效率分析因为有些技术仅仅只有标准而没有实际的商用产品，所以频谱效率分析只能是基于理论分析基础上，只能是一个参考。基于真正的现场实测数据上的分析才有实际意义。
首先，TD－SCDMA采用的是TDD模式，可支持非对称频段，而不象FDD技术需要有对称的频段支持。故TD－SCDMA技术的频谱效率应该最高。
对于两种FDD技术来说，它们的频谱效率分析见下表

		1xEV-DV	1xEV-DO	CDMA20001x	WCDMA	WCDMA－HSDPA
频带宽度		1.25MHZ	1.25MHZ	1.25MHZ	5MHZ	5MHZ
复用方式		TDM+CDM	TDM	CDM	CDM	TDM+CDM
数据速率峰值	前向	3.1Mbps	2.4Mbps	153.6Kbps(up to307.2kbps)	2Mbps	10Mbps
	反向	307.2(up to1.8Mbps)	153.6Kbps(up to307.2Kbps)	153.6Kbps(up to307.2kbps)	2Mbps	2Mbps
扇区吞吐量		920Kbps	700Kbps	150Kbps	550Kbps	1800-2600Kpbs
话音容量(Erlang/sector)		30.9E(EVRC) 44.6(SMV)	0E	30.9E(EVRC) 44.6(SMV)	83.1E	83.1E
话音频谱效率(E/MHZ)		24.72(EVRC) 35.68(SMV)	0	24.72(EVRC) 35.68(SMV)	16.62	16.62
数据频谱效率(kbps/HZ)		0.736	0.56	0.12	0.11	0.36-0.52

七、
建设和运营成本由于建设和运营成本和选择的频段和设备的商用化程度有关，所以很难作出定量的评估，只能是定性的评估，目前比较流行的观点认为：由于CDMA2000的设备成熟度要比UMTS成熟度要好，故先期建设投资CDMA2000要比UMTS为小。运营成本方面WCDMA的运营成本比CDMA2000高，但从趋势上看，二者逐渐趋于相近，从绝对值上看二者相差不大。但随着3G的推广，支持UMTS的国家要多于支持CDMA2000的国家，故漫游收入方面UMTS要好于CDMA2000。

八、
存在问题TD-SCDMA存在的主要问题在以下几个方面
Ø
采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的FDD方式差，因此ITU要求TDD系统用户终端的移动速度达120km／h，而FDD系统则要求达到500km／h；
Ø
TDD系统平均功率与峰值功率之比随时隙数增加而增加，考虑到耗电和成本因素，用户终端的发射功率不可能很大，故通信距离（小区半径）较小，一般不超过10km，而FDD系统的小区半径可达到数10km。
Ø
设备支持厂家较少，主要为国内厂家，商用化程度在三种技术中最低。
WCDMA主要还存在以下问题：
Ø
WCDMA标准版本太多，更新也太频繁，实现较复杂。商用化程度不高。
Ø
WCDMA网络技术还有不成熟的地方。例如网络接入时间较长、运动中图像传输质量还不稳定。
Ø
WCDMA终端技术有待改善，主要是体积达、功耗大。另外，WCDMA手机的种类较少，用户选择范围较小。
Ø
当前移动数据业务尚处于启动阶段，尚未开拓出具有巨大吸引力的关键应用和运营模式
CDMA2000主要存在问题：
Ø
CDMA2000的专利技术主要掌握在高通为首的美国企业手中，接口开放程度较低。
Ø
支持的国家较UMTS少，漫游存在较大问题。
Ø
在QOS支持上不如UMTS定义的标准规范和完整。