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W-CDMA与CDMA2000的分歧与融合----杨洪生 宋国文

2/14/2005来源:移动通信人气:7938

W-CDMA与CDMA2000的分歧与融合----杨洪生 宋国文 摘要 本文对IMT-2O00候选建议的两大主流方案W-CDMA和CDMA2000的技术特性的相容性 以及造成它们之间分歧的主要原因进行了深入探讨,并分析了它们对第三代移动通 信无线标准制定的影响。 关键词 IMT-2000 W-CDMA CDMA2000 1 基于CDMA的两个主流建议 1999年新年刚过,国际电联(ITU)关于第三代移动通信系统IMT-2OOO的无线传输技 术(RTT)标准的制定工作即将进入最后的实质性阶段。1998年底前,共有16个RTT候选方 案提交给ITU并获得进入下一阶段的资格。从提交的候选方案来看,基于CDMA技术的解决 方案成为新一代移动通信系统RTT的主流。 此次向ITU提交的几个基于CDMA的陆上移动通信候选建议,根据各自的技术特征主要 可以分为两个大的派别:一方以欧洲ETSI和日本ARIB的W-CDMA方案为主体,其中还可包 含韩国TTAI的宽带CDMA,美国的TipI、TR46.1提交的方案,它们的技术特性非常近似,可 以概括为W-CDMA一派;另一方以美国TR45.5提交的CDMA20OO(也称Wide-band cdmaOne) 为主体,韩国的 TTAI的方案与它很相似。这些建议之间的关系如图1所示。 就这两个建议的技术特点来看,由于它们各自不同的设计出发点,造成了它们不同的 技术特色。W-CDMA技术建议充分考虑了与第二代GSM移动通信系统的互操作性和对GSM核 心网络的兼容性。CDMA2O00的开发策略是对以IS-95标准为蓝本的cdmaOne系统的平滑升 级。这两个标准的主要差异可以归纳为如下几点: (1)扩频码片速率与射频信道结构:W-CDMA根据ITU关于5 MHz信道基本带宽的划分 规则,将基本码片速率定为4.O96 Mchip/s,在一个完整的信道内,使用直接扩频调制; CDMA2000为了兼容cdmaOne,以原cdmaOne的基本码片速率的三倍,即 3.6864 Mchip/s作 为 CDMA200O的基本速率进行直接扩频调制。同时,CDMA2O00还定义了以原cdmaOne系统3 个基本信道(带宽 1.25 MHz)作频分复用的多载波扩频调制方式。 (2)支持不同的核心网络标准:W-CDMA要求实现与GSM网络的全兼容,所以它把GSM MAP协议作为上层核心网络协议;CDMA20OO要求完全兼容cdmaOne,因此,它支持ANSI-41 作为自己的核心网络协议。 (3)基站之间的同步问题:CDMA2000沿袭了cdmaOne各个基站依靠GPS测量实现前向 信道同步的要求;而W-CDMA没有基站同步的要求。 由于这两个建议分别代表了对第二代移动通信系统两大不同技术体制的兼容,因此, W-CDMA和CDMA2000都有各自的众多支持者。虽然各方经过历时两年多的磋商,仍然不能 就达成一个统一的RTT技术标准取得一致。 2 W-CDMA和CDMA2000技术标准的相容性 W-CDMA和 CDMA2000的技术特点比较如表 1所示。 通过以上对W-CDMA和CDMA2000的主要项目的比较,能够得出一个十分明确的结论: 就技术方案中关键性问题的设计方法而言,W-CDMA和CDMA2000的确是相容的。 首先,就总的无线信道的空中接口结构而言,这两类方案有如下的共同特点: (1)都是采用定时长的帧结构作为基本的传送单位,在一个帧上实施速率匹配,卷 积创错,交织运算等操作。 (2)以短的可变长度正交序列调制出独立的物理通道(“通道化”),并遵循ITU 建议M.1035,将这些独立的通道映射为具有不同功能的逻辑通道。 (3)在一个独立通道内,又可将导频引导字、功率控制消息、数据速率信息进行时 分复用。 (4)在完成了利用短码调制的“通道化”之后,不同通道可以按不同的加权增益组 合起来进行在I/Q信道的复用。 (5)为了分隔不同小区和不同用户,采用长码(如大M序列或GOLD序列)进行最后 的扩频调制,完成整个“复杂扩频电路”结构。 其次,关于 W-CDMA和 CDMA2O00建议中对于导频的设计和使用。导频在CDMA移动通 信系统计中占有举足轻重的地位。W-CDMA和CDMA2000都是依靠导频信道来完成相干接收 的。在上下行方向,W-CDMA都采用了直接指派到用户的时分复用的导频,以配合多速率 以及分组突发业务的接收。CDMA2000则仍沿用了IS-95标准下的导频设计方法:上行信 道上码分复用导频,下行信道采用公共连续导频。这里,由于W-CDMA和CDMA2000在下行 信道上的导频设计不同,直接导致W-CDMA成为“异步”的CDMA,即相邻小区之间异步; 而CDMA2000依靠下行公共导频和GPS,实现相邻小区间的同步。但由于W-CDMA拥有指派到 用户的时分导濒,在异步环境下的越区切换同样没有问题。 再次,关于多速率业务的支持,W-CDMA和CDMA2000方案都采用可变扩频增益/多码 道并行调制,并且扩频指数都是4~256。 最后,关于功率控制方法,两个方案都采用了开环结合快速 闭环的控制。综上所述, 就RTT主要技术项目的设计方法来 看,W-CDMA和 CDMA2000是相容的。W-CDMA和CDMA20 00建议的争论,与其说是技术角度的分歧,还不如说是商业利益上的斗争。 3 兼容不同体制,影响集团利益 为了更清楚地探讨W-CDMA与CDMA2000的争议所在,让我们分析一下移动通信市场的 形势。一方面,以TDMA为基础的GSM系统在全球移动通信市场得到了巨大的发展。据统计, 目前全世界移动通信系统有8O%是基于TDMA的,预计2002年以前,全世界GSM用户将达3亿。 各国的大型移动通信企业在GSM上都进行了大量的投资,而以CDMA为基础的IS-95以及增强 一代的cdmaOne却只占到移动通信市场10%左右的份额。另一方面,近年来对于CDMA技术 的研究,使人们越来越感到基于CDMA的移动通信系统具有比基于TDMA的系统更为优异的性 能,因此,在IMT-2000标准的候选建议中,基于CDMA的建议成为了主流。 设想如果一个基于CDMA的建议被接纳为IMT-20O0的标准,首先,它要兼容GSM。因为 如果一个新的标准不能兼容目前占有80%以上市场份额的GSM,它绝对不会有市场。在欧洲、 日本、北美的大部分地区,GSM系统占有绝对的优势,诸如爱立信等一些世界著名的移动通 信公司在GSM市场上拥有巨大的利益,而 Wb-CDMA正是代表了 GSM集团的利益。 1998年12 月爱立信公司(中国)副总裁曾经指出,爱立信基于W-CDMA的全套解决方案已经开发完成, 它将完全与GSM的核心网络相兼容。 但以IS-95为代表的第二代CDMA移动通信系统及其增强的。dmaOne虽然只经过了短短几年 的发展,也已拥有了 16O0万用户并且在近40个国家开设了商用或试验系统。cdmaOne标准 化组织CDG坚持认为基于CDMA的第三代移动通信标准应当是基于对cdmaOne的平滑升级。正 如本文第一部分所谈到的,CDMA2OOO正是采用了这样一种平滑升级的设计思路,它代表了 第二代移动通信系统。dmaOne投资集团的利益。 4 IMT-2000无线技术标准的最终融合 在本世纪的最后一个年头,全球电信业的发展到了一个关键的转折点。ITU确信:基于 IMT-2000标准的全球移动通信的竞争,将成为全球无线通信产业的关键的推动力量;如果 在未来的几个月里各方不能就IMT-2000的RTT标准达成一致,这就意味着全球的移动通信 用户必须花费更多的钱购买支持多个标准的通信设备。人们对于“任何时间,在任何地方, 同任何人,进行任何形式的通信”的希望将继续成为梦想。 作为任务组8/1成员的各国移动通信企业的代表们正在达成一种共识:选择一种能够 全面支持IMT-2O00定义的服务的标准,同时在不增加 IMT-2OOO所定义的功能的基础上又 能兼容第二代移动通信的各种制式(如GSM,IS-95)的妥协方案。这有些类似于当年彩色 电视机要兼容两种制式的黑白电视机。开发一个基于IMT-2OOO概念的全球一致的第三代移 动通信标准的共识正在增强。新年伊始,刚刚到任的ITU总秘书长YoshioUtsumi开始就3G标 准的制定问题与国际移动通信业界各个主要方面进行紧急磋商,国际著名的移动通信组织 包括无线通信联盟(UWCC)、CDMA开发组(CDG)、GSM联盟都表示IMT-2000的标准化工作 不能被阻隔,它们呼吁有关各方达成妥协。有关RTT标准的最后发布日期,被确定为1999年 底。 在末来这几个月,ITU任务组8/1将就有资格的候选建议进行讨论,从而选定最适合IM T-2000的无线接口标准。衷心期望W-CDMA和CDMA2000这两个代表候选建议主流的方案, 能够就主要技术问题达成妥协,彼此互相补充、互取所长,融合出一个全球统一的第三代 移动通信RTT标准。