LTE/CDMA/WLAN无线网络室内覆盖工程规划与设计
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1.1.3 第三代移动通信系统(3G)

3G在ITU的正式名称是IMT-2000,其前身为1985年提出的未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS)。ITU 在 1996 年年底确定了第三代移动通信系统的基本框架,包括业务需求、工作频带、网络过渡要求和无线传输技术的评估方法等,并将 FPLMTS 更名为IMT-2000,其用意在于希望在2000年左右商用、最高速率达2000kbit/s、工作在2000MHz频段。IMT-2000的目标是:

① 全球统一频段、统一标准,全球无缝覆盖;

② 高频谱效率、高服务质量和高保密性能;

③ 提供多媒体业务,速率最高到2Mbit/s;

④ 车速环境下速率达144kbit/s;

⑤ 步行环境下速率达384kbit/s;

⑥ 室内环境下速率达2Mbit/s;

⑦ 易于从第二代系统过渡和演进。

1999年10月ITU在赫尔辛基举行的会议确定了以下5种3G方案:

① IMT-2000 CDMA DS(Direct Spread),即欧洲和日本的UTRA FDD(WCDMA);

② IMT-2000 CDMA MC(Multi-Carrier),即美国的cdma2000;

③ IMT-2000 CDMA TC(Time Code),即欧洲的UTRA TDD和中国的TD-SCDMA;

④ IMT-2000 TDMA SC(Single Carrier),即美国的UWC-136;

⑤ IMT-2000 FDMA/TDMA FT(Frequency Time),即欧洲的DECT。

经过融合和发展,形成了3种最具代表性的3G技术标准,分别是TD-SCDMA、WCDMA和cdma2000。其中TD-SCDMA属于时分双工(TDD)模式,是由中国提出的3G技术标准;而WCDMA和cdma2000属于频分双工(FDD)模式。

在 3G 的商用发展过程中,又发展出两大标准化论坛:一个是推广 WCDMA 和TD-SCDMA标准的3GPP标准化论坛,另外一个是推广cdma2000标准的3GPP2论坛。

1.WCDMA

WCDMA是由3GPP具体制定的,基于GSM MAP核心网,以UMTS陆地无线接入网(UTRAN)为无线接口的第三代移动通信系统,先后发布了Release 99(简称R99)、R4、R5、R6、R7等多个版本。

WCDMA采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)、频分双工(FDD)方式,码片速率为3.84Mchip/s,载波带宽为5MHz。先期提出的R99/R4版本,在5MHz的带宽内可提供最高达384kbit/s的用户数据传输速率。

在R5版本中引入了下行链路增强技术,即高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access,HSDPA)技术,在5MHz的带宽内可提供最高达14.4Mbit/s的下行数据传输速率。在R6版本中引入了上行链路增强技术,即高速上行分组接入(High Speed Uplink Packet Access,HSUPA)技术,在5MHz的带宽内可提供最高约6Mbit/s的上行数据传输速率。

除了上述标准版本之外,3GPP从2004年即开始了长期演进(Long Term Evolution, LTE)技术的研究,基于OFDM、MIMO等技术,致力于发展无线接入技术向“高数据速率、低时延和优化分组数据应用”方向演进。

2.cdma2000

cdma2000 1x 提供高速分组数据业务的能力还是有限的。在向着更高的目标迈进的道路上,又出现了cdma2000 1x EV技术。EV代表“Evolution”,有两方面含义,一方面是比原有的技术容量更大而且性能更好,另一方面是和原有技术后向兼容。

韩国、日本是cdma2000 1x EV商用网络的领军者。2002年1月韩国 SKT开通全球首个EV-DO商用网,紧随其后的是韩国的KTF与日本的KDDI。

在技术发展上,cdma2000 1x EV-DO逐步成熟并投入商用,cdma2000 1x EV-DV以及与cdma2000 1x同时提出的cdma2000 3x技术基本被市场所抛弃,大部分cdma2000 1x网络通过升级到EV-DO而跨入3G时代。

EV-DO的演进又可以进一步细分为Rel.0、Rev.A、Rev.B以及Rev.C/D等不同阶段,上、下行最高分别支持1.8/3.1Mbit/s速率的EV-DO Rev.A网络已广泛部署。

3.TD-SCDMA

TD-SCDMA(Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access)的中文含义为时分同步码分多址接入。从2001年3月开始,TD-SCDMA被正式融入3GPP的Release 4版本。目前TD-SCDMA已有Release 4、Release 5、Release 6等版本。

TD-SCDMA采用不需成对频率的TDD双工模式以及FDMA/TDMA/CDMA相结合的多址接入方式,使用1.28Mchip/s的低码片速率,扩频带宽为1.6MHz,同时采用了智能天线、联合检测、上行同步、接力切换、动态信道分配等先进技术。基于R4版本,TD-SCDMA可在1.6MHz的带宽内提供最高达384kbit/s的用户数据传输速率。

TD-SCDMA在R5版本中引入了HSDPA技术,在1.6MHz带宽上理论峰值速率可达到2.8Mbit/s。通过多载波捆绑的方式可进一步提高HSDPA系统的单用户峰值速率。