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CDMA2000:3G的理想选择
毛小兵
CDMAone是唯一有明确的3G发展规划的技术,它建立在现有CDMAone系统框架和设计的基础之上。
从运营商的观点来看,在3G的技术移植过程中,基础设施和频谱的投资保护是一个相当重要的问
题,利用CDMAone,定义为3G的业务可以在已有的和未来新的频谱中得以实现,这一点对于老的运
营商(无法或不能选择新的频谱)来说非常重要。对于考虑为2G分配PCS频谱的发展中地区来说,
这一点也相当重要,利用CDMAone,这些区域的运营商和用户可以获得当今先进数字技术的优质服
务,同时保护了他们已有的投资。与CDMAone的发展相比,从GSM到WCDMA的演变过程则需要巨大的
变化。
IS-95B提供了64kbps的ISDN速率,CDMAone的下一阶段是称为1xRTT的标准,可在移动环境中提供
144kbps的分组数据业务,其他特性包括等待时间和语音容量的两倍的增长。而所有这些特性都
可以在一个现有的1.25MHz的信道中实现。CDMAone的再下一阶段将融入3xRTT 的能力,它支持所
有的信道带宽(5MHz,10MHz等等),提供2Mbps的电路交换和分组交换数据,融入先进的多媒体能力,
包括先进的3G语音业务和语音编码器结构。
除CDMAone的空中接口外,ANSI-41 核心网络的变革也将会使用户继续获得CDMAone平台先进的服
务,而且也不需要较大的投资在网络设施上。
一、CDMA2000的两个阶段
数据业务的增长证明了从无线电话到信息工具访问需求的增长,经常提到的3G应用就是支持高速
Internet访问的能力。为了逐步提高CDMAone所支持的64kbps数据业务,而不是直接升级到目前
并不需要的2Mbps,CDG将CDMA2000的发展分成了两个阶段,这一策略满足了运营商对灵活性和低
成本解决方案的需求。这两个阶段就是1XRTT和3xRTT,第一阶段支持CDMA2000 1X空中接口,提供
144kbps的平均数据速率;第二阶段增加了对3x系统的支持,数据速率达2Mbps。
1、第一阶段:CDMA2000 1X
IS-2000标准(CDMA2000 1X)由电信工业协会(TIA)完成并颁布, 1XRTT是应用在现有CDMAone频谱
分配棗1.25MHz载波内的CDMA2000,1X指应用了与CDMAone同样的1.25MHz载波,且带宽为一个
1.25MHz,RTT意为无线电传输技术。
CDMA2000 1X网络将引入同步语音和数据业务、低延迟数据支持及其他优良性能,与CDMAone的后
向兼容性更是提供了投资保护,CDMA2000 1X从IS-95B发展而来,可用于现有的CDMAone信道,并在
以下几方面作了相当大的改善:
●支持1X和3X 1.25MHz信道
●144kbps分组数据速率
●语音容量增加两倍
●等待时间增加两倍
●切换方式进一步改善
●与CDMAone的后向兼容性
CDMA2000这一阶段的标准即将TIA TR45.5工作组完成最后阶段的工作,厂商也已经开始开发满
足这一标准的产品。3G业务的分阶段引入,可以使运营商迅速进入3G领域并保持其市场领先地位,
只有CDMAone的运营商可以不需要附加频谱可以升级到3G,这是无需要额外的、高昂的投资而迅
速进入市场的一个关键因素。
2、第二阶段:CDMA2000-3X
CDMA2000 1X应用正在紧锣密鼓的进行时,CDMA2000平台上的第二阶段的3G技术也正在标准化之
中,并在1X的基础上增加了以下特性:
●支持各种信道带宽(6X,9X,12X)
●全面支持电路数据业务和2Mbps分组数据业务
●先进的多媒体呼叫模型
●先进的3G语音业务和语音编码器技术框架,包括分组语音和电路交换数据。
IS-2000-A标准(CDMA2000-3X)在2000年完成,3X提供了比1X更高的容量,数据速率达2Mbps,也提
供了与1X及CDMAone的后向兼容及其他一些性能上的改善。
3X也可应用在现有的及新的分配频谱上,但它用了更宽的频谱,3X指N=3(3个1.25MHz载波应用)。
目前在标准中有两种3X的应用,多载波模式利用3个1.25MHz来传递3G业务,而直接序列模式利用
一个3.75MHz载波完成同样的业务,采用哪种模式在很大程度上取决于运营商现在的频谱分配和
应用。
图2.3 X应用
利用CDMA2000 3X,运营商可以在其网络上提供更高的平均数据速率和峰值数据速率,传递多媒体
业务的QoS也得到了相当大的改善,CDMA2000 3X提供了对CDMAone、1X和3X用户的同步支持和漫
游,甚至将语音容量提得更高,使无线运营商降低了成本却改善了服务。
二、码片速率
对于CDMA2000和WCDMA统一会聚的争论基于一个事实,即这些基于CDMA的建议定义了一些可以相
互妥协、相互包容的特定参数,其中讨论最多、争议最多的就是系统的码片速率。WCDMA的码片
速率为4.096Mcps,CDMA2000为3.6864Mcps,WCDMA的支持者认为,CDMA2000的低速率降低了网络
性
能。我们来看看实际情况。
1、不同带宽时的码片速率
WCDMA的支持者称,WCDMA的码片速率提供了比CDMA2000高出10%的系统容量。这一点应该放在技
术的实际应用环境中加以考虑,并要包括影响系统性能的所有因素。WCDMA的空中连接采用5MHz、
10MHz或20MHz的无线信道,尽管一些运营商将在只有5MHz的较窄的频谱宽度上提供3G业务,大多
数的运营商将分配更宽的频谱:10、15、20MHz。这一点非常重要,因为它们都是可用的频谱,并
与影响系统容量的码片速率紧密相关。图3说明了频谱宽度为10、20MHz时CDMA2000和WCDMA的
应用情况。尽管仍然需要保护频带,通过1x和3x信道的组合,CDMA2000获得了比WCDMA更高的总
容量,通过这一配置可以看出,在20MHz的宽度内,就系统容量而言,CDMA2000比WCDMA要高出13%。
2、码片速率与其他因素
码片速率并不唯一确定系统的总体容量,影响CDMA系统容量的一个主要参数是,每个信息位的能
量与噪声功率频谱密度之比(Eb/No),这一参数也是获得一定QoS所需要的,就象帧差错率或位差
错率一样。Eb/No值取决于帧结构、编码和调制特性、不同的技术和信道模型,码片速率3.6864
Mcps和4.096Mcps间的微小差别对Eb/No的影响微乎其微。相反,其他的系统设计,如信道结构、
功率控制机制、技术的差异、切换效率以及基站同步等,对系统容量有着更为重大的影响。
3、码片速率与发射功率
高的码片速率会对频谱的应用和功率发射带来负面影响,这一点不容忽视。CDMA空中接口信号
必须适用于5MHz的频谱,以适应全球各地不同的频率规划。举个例子,如果用于象北美PCS D、
E、F区这样的5MHz频谱,WCDMA系统就不能满足FCC带外发射的要求。
所有主要的无线技术都利用保护频带来分离相邻频带的频谱信号,例如,用于分离TDMA/AMPS和
IS-95A CDMA的保护频带为两边各270kHz,分离DECT与其相邻服务频带的保护频带为低端2.396
MHz,高端1.052MHz,这一问题对于日本的PDC来说尤为重要。而WCDMA没有这样的保护频带,因
此它的准确运作将让人难以理解,更不用说IMT-2000频带附近还有其他系统在服务。WCDMA的
支持者提出通过更为严格的滤波器来解决这一问题,从理论上来讲是可行的,但这一滤波器很
难在5MHz的宽度内实现。
在实际应用中必须考虑邻道干涉问题及FCC功率发射要求,因此,从本质上来讲,WCDMA比CDMA2000
在系统容量上超出10%是不现实的。总之,码片速率并不是一个简单的问题,需要考虑许多实际
应用中的问题、风险和成本。
三、灵活的信道组合
CDMA2000的完美设计允许运营商在现有的频谱上使用3G增强业务,但同时保持对现有CDMAone
2G业务的支持,运营商可以在5MHz的频段内、以1.25MHz的带宽灵活使用频率,从而实现CDMA
one和CDMA2000的不同组合。CDMA2000 1X和3X都可以与CDMAone组合在一起,可以使运营商根
据用户需求,最大效率的利用频谱。例如,一个运营商,如果其用户对高速数据业务有强烈需求,
它可以采用CDMA2000 1X和CDMAone组合,将更多的信道用于CDMA 2000;而另一个运营商,其用
户不能迅速接受高速数据业务,则可以将更多的信道保留给CDMAone业务。当CDMA2000 3X逐步
走向实用,在如何使用频谱以支持新业务这一问题上,运营商将有更大的选择权。
CDMA2000的灵活性一直扩展到了频谱带宽的应用上,如前所述,只有3G可以在目前所有的蜂窝
技术和PCS频段中用于移动通信和固定无线系统,它也与IMT-2000的频段相兼容,因此,需要新
频率的运营商也可以尽享CDMA2000的优点。
全球的运营商都正在宣布他们发展CDMA2000 1X的计划,随着计划的进展,它们越来越意识到,
CDMAone在支持3G业务时,其移植上的简便性和低成本策略给它们带来了巨大的优势。1998年
11月,贝尔大西洋移动公司宣布,次年它将在自己现有的CDMAone系统上分阶段引入新的高速无
线数据通信能力,其系统基于郎讯科技的CDMA2000 1X。CDMA2000解决方案利用了现有CDMAone
方式的优势,并整合无线频谱以产生更大的通道用于语音和数据传输,从而允许3G增强业务与
现有CDMAone网络的共存。这一5MHz的多载波方案允许对现有用户提供同步服务,且同时提供
八倍于MODEM的低成本移动数据速率。对CDMAone的后向兼容性是传递这些业务的关键,因而运
营商们倾向于在其网络中采用CDMA2000,这种改变可以使它们迅速地以低成本引入3G数据业务,
并同时在现有频谱中提高了数字语音容量,从而使其成本结构在全球无线业务中更具有竞争能
力。
四、结束语
3G的分阶段进程正在按CDG的目标一步步展开,它可以保持CDMAone的技术优势,并为运营商提
供了成本优良的解决方案,从而保持它们在市场上的领先优势。明年,CDMA2000 1X将在蜂窝
运营商和PCS运营商现有的CDMAone信道中实际应用,这将给它们带来不可估量的优势,数据速
率、容量和等待时间的增加,大大促进了向先进的数据业务的转移。
大量注意力集中在了3G技术的协调和会聚上,CDG及其成员也正在促进与全球运营商的讨论,努
力使CDMA2000/WCDMA在一些地区性标准化组织(如ARIB、ETSI、TIA等)中得以统一。不管3G标
准的发展结果如何,CDMAone运营商将以现有系统为基础,拥有一个具有明确发展方向的、标准
的3G业务系统的解决方案。
作者:毛小兵
东方通信
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