TD-SCDMA与WCDMA、GSM 比较分析

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1 TD-SCDMA与WCDMA、GSM 比较分析

2 目录 无线原理及关键技术对比 网络规划对比 业务提供能力对比

3 移动通信系统发展历程 GSM WCDMA CDMA IS95 CDMA TDMA 2000 IS-136 TD- SCDMA PDC 数 带
第一代(80年代) 模拟 第二代(90年代) 数字 第三代(2000) 宽带多媒体 AMPS GSM WCDMA 宽 模 数 CDMA 语 TACS 带 字 IS95 音 拟 需求驱动 需求驱动 业 技 业 技 CDMA TDMA 务 NMT 术 务 2000 术 IS-136 TD- SCDMA 其它 PDC

4 3G技术演进 WCDMA CDMA2000 3G 标准 TD-SCDMA 核心网络：基于MAP 核心网络：基于MAP
核心网络：基于ANSI-41 核心网络：基于MAP 3G普遍采用的多址技术：CDMA

5 多址接入技术 FDMA TDMA CDMA 频分多址技术 FDMA 业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。
Frequency Time Power FDMA TDMA CDMA 频分多址技术 FDMA 业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。 时分多址技术 TDMA 业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。 码分多址技术 CDMA 所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。

6 Shannon定理—信道编码理论的基础 Shannon定理：C=W*log2(1+S/N)
其中C是信道容量(单位为bps)，W是RF带宽，S/N是信噪比 例：C=200,000*log2(1+10)= Kbps GSM的数据率为 Kbps，是在10dB SNR条件下理论值的40% 快速扩频序列 慢速信息 TX 被恢复 RX 宽带信号

7 GSM的无线传输方式 GSM采用时分多址、频分多址和频分双工(TDMA/FDMA/FDD)制式。频道间隔200 KHz。每载波含8个时隙，时隙宽为0.577ms。8个时隙构成一个TDMA帧，帧长为4.615ms。

8 WCDMA的无线传输方式和关键技术 FDMA+CDMA FDD技术 Rake接收机 分集天线 动态信道分配 软切换 不同扩频增益的码，
提供8~384Kbit/s FDD技术 Rake接收机 分集天线 动态信道分配 软切换 FDMA+CDMA

9 TD-SCDMA的无线传输方式和关键技术
Frequency Time Power density (CDMA codes) 1.6 MHz : 15 TS0 2. Carrier (optional) 3. Carrier (optional) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL UL 5 ms DwPTS UpPTS GP TDD技术 智能天线 联合检测 上行同步 动态信道分配 接力切换 FDMA+TDMA+CDMA

10 主要技术参数比较 技术参数 GSM/EDGE WCDMA/HSDPA TD-SCDMA HSDPA 多址方式 TDMA/FDMA
FDMA/CDMA FDMA/CDMA/TDMA 双工方式 FDD TDD 载频带宽 2×200KHz 2×5MHz 1.6MHz 码片速率 270Kbps(调制速率) 3.84M chip/s 1.28M chip/s 帧长 4.615ms 10ms 每帧时隙数 8 15 2子帧, 7时隙/子帧 功率控制 慢速闭环 快速闭环 闭环 功率控制速率 2次/秒(480ms/次) 1500次/秒 200次/秒 传输速率峰值 473 kb/s 14.4 Mb/s 2.8+(N-1)*3.2Mb/s 调制方式 GMSK / 8PSK QPSK / 16QAM QPSK / 8PSK/ 16QAM 编码方式 卷积码 卷积码/Turbo码

11 TD-SCDMA与TD-CDMA的比较 TD-SCDMA （UTRA TDD LCR） TD-CDMA （UTRA TDD HCR）
码片速率 1.28Mcps 3.84Mcps 频率带宽 1.6MHz 5MHz 调制方式 QPSK/8PSK (2Mbps业务) QPSK 帧结构 7时隙/5ms 15时隙/10ms 智能天线 采用 可选 上行同步 1/8chip 1/4chip 切换 接力切换 硬切换 适应环境 一个完整的移动通信系统，全面满足IMT-2000的要求 WCDMA的补充

12 频分双工 (FDD) 上行频带和下行频带不同
关键技术比较--双工方式 TD-SCDMA WCDMA 时分双工 (TDD) 上行频带和下行频带相同 频分双工 (FDD) 上行频带和下行频带不同 D D U U D D D D D U U 上行 D 下行

13 TD-SCDMA使用智能天线；WCDMA, GSM使用普通天线
关键技术比较--天线 分集天线 智能天线 TD-SCDMA使用智能天线；WCDMA, GSM使用普通天线

14 智能天线能够降低小区内和小区间干扰，提高系统容量
关键技术比较--天线 WCDMA GSM TD-SCDMA 能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端 正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态 能量均匀分布在整个小区内 智能天线能够降低小区内和小区间干扰，提高系统容量

15 关键技术比较--天线 TD-SCDMA （八天线线阵） WCDMA/GSM （普通定向天线） 上行增益
天线增益（15dBi）+上行赋形增益（9dB） 天线增益（17dBi） 下行增益 天线增益（15dBi） +功率增益（9dB） +下行赋形增益（9dB） 智能天线能提高系统增益，增大覆盖半径

16 关键技术比较--天线 智能天线在TD和W系统的适用度分析 TD-SCDMA WCDMA 是TD系统核心技术，能有效降低小区内和小区间的干扰；
可以根据上行更好的估计下行，波束赋性的准确度高； 需要跟踪的每时隙用户数少，波束赋性效果好； 每时隙最多8个用户，算法复杂度低。 WCDMA 是WCDMA的可选技术； 因为W上下行在不同频段，相关性较小，根据上行估计下行信道特性的准确度降低，赋形效果不好； 每载扇需要同时跟踪的用户数众多，波束能量过于分散； 每载扇支持用户多，天线算法过于复杂。

17 关键技术比较--检测技术 TD-SCDMA 联合检测 （多用户检测技术） WCDMA Rake接收技术 （单用户检测技术）

18 联合检测技术最大处理16条多径，RAKE接收技术最大处理4条多径
关键技术比较--检测技术 WCDMA RAKE接收 d1 d2 d3 t TD-SCDMA 联合检测 联合检测技术最大处理16条多径，RAKE接收技术最大处理4条多径 联合检测能降低90%的小区内干扰

19 联合检测在TD和WCDMA系统的适用度分析 对于WCDMA系统，因算法过于复杂，采用联合检测技术难度很大
关键技术比较—检测技术 联合检测在TD和WCDMA系统的适用度分析 TD-SCDMA 每时隙最多8个语音用户； OVSF码长16位； Midamble长度144位，并且数量较少。 WCDMA 每载扇语音用户容量在60个左右； 上行OVSF码长可达512位； 没有Midamble做信道估计。 对于WCDMA系统，因算法过于复杂，采用联合检测技术难度很大

20 关键技术比较--切换方式 TD-SCDMA 接力切换 GSM 硬切换

21 关键技术比较--切换方式 TD-SCDMA 接力切换 WCDMA 软切换

22 TD-SCDMA是同步CDMA系统，可以降低干扰
关键技术比较--同步方式 BS0 BS1 BS2 BTS Tx Rx G TD-SCDMA Node B之间要求同步 同步精度要求：几微秒 同步方法： GPS 空中主从同步 Node B不需要同步 可以是同步或者异步 WCDMA TD-SCDMA是同步CDMA系统，可以降低干扰

23 DCA全面降低干扰，从而使频谱利用率得以优化
TD-SCDMA WCDMA 频域DCA TDD频点1.6MHz带宽，10M频宽 有6个频点 FDD需要上下行不同的频带，一 个频点需要10MHZ带宽 时域DCA 同一载频6个业务时隙，将受干 扰最小的时隙动态地分配给处 于激活状态的用户 无时域DCA 码域DCA 最大扩频因子为16，快速DCA整 合码道资源，支持高速用户 最大扩频因子为512 空域DCA 通过智能天线，可基于每一用户进行定向空间去耦（降低多址干扰） 目前暂不支持智能天线 DCA全面降低干扰，从而使频谱利用率得以优化

24 关键技术对比小结 物理信道上的差别决定了关键技术方面的不同：
TD-SCDMA在宏蜂窝必须使用智能天线系统，而且能够发挥智能天线的性能。WCDMA一般采用分集天线技术；GSM不支持智能天线，一般采用分集技术。 TD-SCDMA采用联合检测技术，算法复杂度不高；WCDMA可以采用联合检测技术，但是算法复杂度过高，一般采用RAKE接收技术。 TD-SCDMA采用接力切换，WCDMA采用软切换，GSM采用硬切换。 TD-SCDMA系统在空中接口，用户是同步的，而WCDMA则不要求同步。

25 目录 无线原理及关键技术对比 网络规划对比 业务提供能力对比

26 GSM网络规划概述 GSM网络规划 Erlang B 模型 链路预算 频率复用 小区分裂 信息收集 无线网络 覆盖 规划 布站 勘察
容量规划 频率规划 Erlang B 模型 链路预算 频率复用 小区分裂

27 TD-SCDMA与WCDMA在规划方面的差异
项目 TD-SCDMA WCDMA 小区呼吸 小区呼吸效应不明显，覆盖对话务负荷不敏感 小区呼吸效应明显，覆盖对话务负荷敏感 切换 接力切换，切换区设置需考虑切换性能，系统对切换比例不敏感 有软切换，切换区设置考虑切换性能，同时考虑软切换的资源消耗 扰码数量 32个扰码组，扰码规划要求较高，需要借助专门扰码规划软件 512个扰码组，扰码规划要求相对较低，可借助专门的扰码规划软件 业务覆盖 不同业务覆盖差异小，不同业务的连续覆盖能力有较好的一致性 不同业务覆盖差异大，不同业务的连续覆盖能力存在较大差异 上下行业务对称性 支持非对称业务，支持不同区域灵活的时隙配置 非对称业务会降低频谱利用率

28 覆盖规划的不同点—呼吸效应 WCDMA系统存在呼吸效应，TD系统中呼吸效应微弱
TD-SCDMA各业务覆盖半径近似相同，可实现各种业务的连续覆盖；WCDMA的上行覆盖随数据率的增加而减小。 TD-SCDMA各业务覆盖基本一致 WCDMA各业务覆盖不一致

29 容量规划 两个系统做容量规划都要首先要进行容量需求的预测。进行容量需求的预测要先进行用户预测和业务预测。
在TD-SCDMA和WCDMA网络中，数据业务的比重显著增加，且网络上下行的业务流量普遍呈现出不对称的特性，甚至有可能出现下行容量受限的情况。因此，TD-SCDMA和WCDMA容量估算需从上下行两个方向分别进行。

30 容量规划 和WCDMA相比，TD-SCDMA由于采用TDD模式、上行同步、智能天线及联合检测技术，可以非常有效的抑制干扰，从而使得TD-SCDMA系统是码道资源受限系统；WCDMA系统为干扰受限系统，通常负载因子约为50～70%。 TD-SCDMA系统由于采用TDD模式，其上下行时隙可根据需要灵活配置，上下行容量也可以灵活配置，这一特性非常适合不对称业务 。

31 容量规划 10M带宽下TD-SCDMA容量 用户数 = 24x6-1 = 143个用户 10M带宽（双向）下WCDMA容量
Voice 12.2 kbps 10M带宽下TD-SCDMA容量 用户数 = 24x6-1 = 143个用户 10M带宽（双向）下WCDMA容量 用户数≈60个用户 前提 6个载波 3个时隙 采用TDMA/CDMA/FDMA多址方式 采用智能天线、联合检测、DCA 有较多的异频切换 前提 1个载波，考虑小区负载和软切换 采用CDMA/FDMA多址方式 不采用智能天线、多用户检测 大部分为同频切换

32 码资源规划 两种系统均采用信道化码和扰码的扩频方案，其中信道化码为OVSF码，在上行用于区分用户；扰码在下行用于区分小区。 OVSF码 扰码
数据 比特 扩频后 码片

33 码资源规划 TD-SCDMA WCDMA OVSF码 码资源 产生原则 扰码 其它码字 下行同步码 规划方法 复杂程度
上行：1，2，4，8，16 下行：1，16 最大512 扰码 128个，分为32组，每组4个 上行复数扰码共有224个，下行主扰码有512组 其它码字 256个上行同步码 32个下行同步码 128个Midamble码 辅扰码 规划方法 下行同步码 精细规划 无 下行扰码需要简单规划；上行扰码不需规划 复杂程度 复杂 简单

34 频率资源规划 TD-SCDMA和WCDMA都是同频组网 TD-SCDMA采用N频点同频 1

35 目录 无线原理及关键技术对比 网络规划对比 业务提供能力对比

36 业务支持能力对比 GSM/EDGE TD-SCDMA WCDMA 语音业务 承载业务 电话 紧急呼叫 Internet、Intranet
短信、增强短信、多媒体消息业务 智能业务 定位业务(LCS) 实时多媒体业务

37 提高频谱及设备利用率，更加符合未来业务发展需求
TD-SCDMA更适合不对称数据业务 D U 3 up and 3 down 2 up and 4 down 1 up and 5 down TDD双工模式，更适合上下行不对称的数据业务 提高频谱及设备利用率，更加符合未来业务发展需求

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