评估方法

1. 评估方法 • 按ITU的要求，参照通函和M.1225建议，对7个评估内容分以下三个类型开展工作 • A3.1和A3.7，即频谱效率和覆盖效率进行详细的链路级和系统级仿真。 • 对信道编码/纠错编码、天线系统、基站同步要求、切换、最高用户比特速率、可变比特率、功率控制特性等进行重点评估。 • 对其他内容通过讨论确定是否评估，并主要通过经验判断、分析确定评估结果。

2. 移动通信的技术要求 • 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

3. 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

4. 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

5. 第三代移动通信示意图 无线接入网(RAN) 2G3G 无线接口后向兼容 核心网(CN) IS-95 CDMA cdma2000-1x、3x 核心网络后向兼容 IS-41核心网 (CDMA网络) NNI 新的无线接口 W-CDMA GSM核心网 TD-SCDMA/ TD-CDMA GSM 全IP网络 IP核心网 PDC

6. 3G的三大主流技术标准比较

7. 3G的三大主流技术标准比较（续）

8. 3G的三大主流技术标准比较（续）

9. 3G的三大主流技术标准比较（续）

10. 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

11. WCDMA标准发展 • 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 • IP实时多媒体 • HSPDA 3GPP Rel5 • 电路域IP话音承载 • 电路域Call Server/ MGW 3GPP Rel4 • GSM/GPRS核心网 • WCDMA FDD 3GPP Rel99 功能冻结 时间点 2001/03 2002/03 2000/03

12. cdma2000标准发展 • cdma2000标准发展存在不确定因素 • 支持1x 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 • DO:高速数据业务 • DV:高速数据业务＋话音业务 cdma2000 1xEV-DO/DV ? • 307.2kbps • 话音容量加倍 cdma20001x • 115.2kbps • 8码道捆绑 • QCELP话音编码 • 9.6kbps IS-95B cdma2000-3x IS-95A 规范完成 时间点 2002 1998 2000 1995

13. 未来高速数据业务发展分析 WCDMA和cdma2000高速数据业务比较

14. 接口开放性分析 WCDMA规范制定严谨，组织严密 • 3GPP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

15. 信令组网与漫游分析 MSIN/MIN MCC 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

16. 信令组网与漫游分析（续） • 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

17. 关键技术分析

18. 关键技术分析

19. 关键技术分析

20. 语音能力分析 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 WCDMA与cdma20001x的语音能力相当

21. 数据能力分析 数据业务容量(单位：Kbps/MHz/cell) 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 WCDMA数据业务容量比cdma2000要大

22. 无线覆盖分析 华为WCDMA、cdma2000在核心频段灵敏度测试结果 华为WCDMA覆盖性能测试结果 地点：上海外场，一般城区 时间：2001/12 车速：60km/s； 测试条件：双极化天线、增益17.15dbi、挂高25米 WCDMA、cdma2000在核心频段的无线覆盖能力相当

23. 对智能天线支持的分析 智能天线是3G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

24. 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

25. 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)

26. 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；

27. 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。

28. 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

29. 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。

30. 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

31. 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-SCDMA UTRA TDD • 带宽和码片速率 1.6MHz/1.28Mcps 5MHz/3.84Mcps • 帧结构 7时隙/5ms 15时隙/10ms • 智能天线 使用 难使用 • 同步CDMA 1/8chip 2chips • 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

32. 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

33. 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 资源: 上行 下行 未用 U D TDD(时分双工技术) • 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

34. 灵活分配上下行话务信道 5ms • Example: • 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 • 对称结构 (适用于语音呼叫等) 5ms • 6上行时隙/1下行时隙(文件上传等)

35. 码分多址技术(cdma) 下行 下行 • 每一个用户通过临时分配的CDMA码来识别 下行 下行 下行 最多16个码型 上行 • 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) 下行 Timeslot 1.6 MHz

36. 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

37. 联合检测Joint Detection 为什么 JD 这么重要 ? • 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 ? • 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

38. 联合检测导致最优 TD-SCDMA 容量  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.

39. 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

40. 动态信道分配 (DCA) 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) • 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 动态信道分配 (DCA)

41. 动态信道分配 (DCA) 动态信道分配 (DCA) 时域动态信道分配 (TDMA) • 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 空域动态信道分配 (SDMA) • 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

42. 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Pi • 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

43. 动态信道分配 (DCA)算法 测量 (I, CIR, BER ...) 优先级表 掉话 drop out 小区内切换 优先级表 更新函数 小区间切换 信道分配 或拒绝 成功的呼叫 信道分配 信道分配 成本函数 无线资源数量 (Bit rate) 路径损耗 呼叫建立 加权 业务类型 DCA算法

44. Time Distance from Basestation Downlink Uplink Propagation Delay Near Timing Advance Far 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

45. 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 • 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 • 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(Smart Antenna)

46. 在不同时间天线单元的 脉冲形状 波束成型-智能天线 • 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 功率

47. 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.

48. 无需使用成对的频段 中国频率资源分配: 空 TDD FDD (上行) 卫星 TDD 空 FDD (下行) 15 MHz 15 MHz 30MHz 20 MHz 85 MHz 60 MHz 60 MHz 1885 1900 1920 1980 2010 2025 2110 2170 双工间隔 190 MHz 空中接口 模式 频段 射频带宽 可用性 1.6 MHz TD-SCDMA TDD 20 + 15 MHz 现在 5 MHz W-CDMA FDD 60 MHz 从 2003 开始 (目前: WLL) 1.6 MHz ? TD-SCDMA ? TDD 15 + 85 MHz 现在 任何频谱都可用于 TD-SCDMA

49. Rural/Suburban Urban Dense urban TD-SCDMA满足各种场合无线覆盖 宏蜂窝覆盖 微微蜂窝覆盖 小区半径: 350m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 微蜂窝覆盖 小区半径: 室内 • 室内覆盖 • 低速移动 (<10km/h) • 传输最高可达2 Mbps或更高 • 小区半径: 50-300m • 城市、热点地区覆盖 • 中等速率移动 (> 10km/h) • 传输速率可达384 kbps

50. TD-SCDMA:适用于TDD频段的3G技术 TD-SCDMA 高效的空中接口 …3G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3G解决方案 …完全适用于大范围覆盖 …也适用于用户密集地区 IMT－2000和3GPP Release 4 的重要组 成部分 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）