2G CDMA前后向链路不平衡问题

一、2G CDMA前后向链路不平衡问题（复习）
l         前向链路有公共导引码信道，它比其它业务码信道电平高，结合各基站GPS接收机，使各小区同步工作，同时使小区内各MS与基站达到频率和时间同步，有利于下行（前向）链路信号的接收。后向（上行）链路不可能设立公共导引码信道，也没有如象WCDMA或cdma2000那样，为每一MS设立时分或码分的导引信道，因此不利于上行链路信号的接收。
l         前向信号在MS一端采用相干解调，后向信号在基站一端采用非相干解调，而相干解调特性优于非相干解调。
l         前向信号在MS一端采用相加时间分集接收，后向信号则不能。
l         前向各码信道采用码长为64的WASH正交函数，具有良好的自相关性；后向各码信道采用伪随机码，是非相关码但不是正交码，在理想条件下也有
l         一定的互相关性。因此，不论有用信号的解调还是非理想正交产生的对其它码信道的干扰燥声，前向优于后向。
l         前向基站发射机功率高于后MS发射机功率。
当然，基站的空间分集接收，后向信号的开环和闭环功率控制，有利于后向信号，但2G CDMA 移动通信的实践表明，系统容量首先受限后向信号。
二、3G WCDMA
1）2G（GSM/PCN/PCS）向3G（UMTS/WCDMA）的演进
移动通信运营商介于设备供应商与广大最终用户之间，是3G技术通向服务和应用的桥
梁。作为3G移动通信设备的直接用户，他们所关心的主要问题是，保护他们第二代（2G）移动通信系统巨大投资，维护2G最终用户的利益，经济而平稳地向3G过渡，以及与之有关的演进的策略与途径、采用的方案与技术、发展的时机与步骤。由于2G制造业和运营业分为两大主流市场，采用GSM/PCS/PCN标准的TDMA市场的和采用IS-95AA/B/C标准 CDMA市场，于是出现两种满足上述要求的主流演进方案，尽管两者的最终目标都是宽带CDMA。值得肯定的是，两大主流方案都能实现各自的后向“兼容”；都采取先进的CDMA技术和分阶段实施策略；都可以在2.5G提供与因特网互连互通的高速分组数据业务；都有可能较好地达到IMT-2000高质量、高有效性和高灵活性的目标。
述及运营商基本状况，不能不介绍最为积极的日本电报电话公司（NTT）下属的DoCoMo移动通信运营商。NTT DoCoMo自今年5月投入服务以来，可供使用3G手机只有1万到2万台，远远少于一个日本主要供应商所预测的10万台。一个原因是，当时在所选定的日本电器、松下、富士通、三菱、诺吉亚、摩托罗拉六家生产商中，只有一、两家具有出售商用3G手机的能力。另一难题是，当时DoCoMo所采用的专有3G技术标准先于3GPP去年底推出的R99版本的标准，而现在各供应商正在按照这一标准行事。DoCoMo执行副总裁最近指出，曾竭力解决各种技术难题，一部分网络基础供应商是按计划进度进行的，另一部分有点拖后，但总的来说，他们能够按计划进度于明年五月底完成3G系统；尽管DoCoMo研制了PDC/3G双模终端，但近期不会引入双模手机；3G业务拟采用现行语音业务资费结构，但由于W-CDMA传输速度快，因特网接入费用会低于现行方式（I-mode）的¥0.3/128Mb分组。DoCoMo的上级日本电信于9月宣布，本财政年度投资9.5亿美元加速发展，使3G于2001年10月投入商用服务，预期2004年初实现3G 100﹪的全国覆盖。
实际上，欧盟各国的运营商才是最典型的W-CDMA营垒成员，他们都是GSM/PCS运营商，凡能购得3G许可证的，也都会采取统一的经由GPRS/EDGE过渡到UPRS/W-CDMA的演进方式，如图（1）所示。所不同的是进度时间表。这一状况也波及到东欧各国，俄罗斯运营商已与诺吉亚签订了建立GPRS系统的合同。最积极的是国家规则机构和欧洲委员会的人们，他们坚持3G业务必须于2002年在各成员国起动，使各成员国都在猛烈地拍卖和颁发3G许可证。
GSM/PCN
2G
GPRS/EDGE
2.5G
UMTS/WCDMA
3G
图（1）GSM/PCN向WCDMA演进的途径
韩国出现了新的情况，南韩电信（SKT）决定将引入3G W-CDMA业务推迟到2003年，使国内已颇具cdmaOne生产规模的三星公司有时间建立W-CDMA生产线。政府要求三家获3G运营许可证公司中至少有一家或两家发展cdmaOne业务，以保护国家供应商已投入
的巨额资金。这表明三星还要付出新的代价、寻找新的伙伴改造他现有的生产线；也隐含着SKT最近不会将其现有的cdmaOne网络升级为1xRTT。
爱立信、诺吉亚、北方电讯显然是W-CDMA市场的领导者。爱立信到今年九月已拥有12个公布的W-CDMA网络合同，所有意大利、瑞典的3G投标商都选择与爱立信合作。北方电讯十分积极，已成为英国BT Cellnet和西班牙Airtel的3G供应商。诺吉亚的目标是占据30-40﹪W-CDMA的市场份额，但当前难以实现。他是日本J-Phone的第三供应商，主要提供无线接入网设备。此外，诺吉亚在GPRS市场成绩很大。其它供应商仅仅出现在日本市场，日本电器与西门子合作，成为DoCoMo 3G的主要供应商，但能否利用日本的经验向世界市场扩展还是一个问题，因为其基站有许多特殊性。摩托罗拉已得到一些GPRS合同，但仍在等待W-CDMA的成功。
据信，要想当个有信誉的3G设备供应商，每年的研究和开发费用约为10-15亿美元。这表明，如果不占有一定市场份额，风险是很大的。有证据表明，早期的3G合同都包含很严的惩罚条款，因此，主要供应商也得谨慎小心，不能大包大揽，还会为别人留下商机。
事实上，3G还有不少瓶颈，新器件短缺和标准的不成熟问题；运营商规范所需资费和票据系统的能力不足问题；供应商开发能够满足他们最终要求的电脑处理能力的难题；缺乏有关业务、应用和带宽的清晰认识，使3G网络布局有很大不确定度的问题。
2）三、3GPP UMTS网的结构模型
第三代合作组织（3GPP）从物理和功能的观点提出了通用移动通信系统（UMTS））的一般结构，在物理模型方面采用了“域（Domain）”的概念，如图（3）所示。所谓“域”是指各实体的一种高层次的组合，各接口的下标“u”表示是UMTS系统的接口。应当指出，图中各域将会是现有网络基础设施演进的结果，例如核心网域可以由现有的GSM、N-ISDN、B-ISDN或PDN网络基础设施演进形成。而这些基础设施的演进可以通过配置在各域中的互工作功能（IWF）来实现。
基本结构分为用户设备域（UE）和基础设施域（IS），其间的接口Uu为UMTS的无线电接口。用户设备域可以包含具有不同功能层的各类设备，称之为用户终端设备，而且这类设备也可以采用双模或多模方式与一个或多个现有无线或固定的接入接口相兼容。UE域进一步分为移动设备域（ME）和用户业务标识模块域（USIM），其间的参考点为Cu。ME实现无线电传输，并包含各种各样应用，它还可以细分为实现传输及相关功能的移动终端（MT）和含有端到端应用的终端设备（TE）。USIM域包含各种数据和程序，用以清楚而安全地标识USIM自身。这些功能通常嵌入一个单独的智能卡，而该卡又与指定用户相连系，所以USIM
图（3）3GPP通用移动通信系统的一般结构模型
也能够标识该用户，而与他所使用的ME无关。
基础设施（IS）域进一步分为接入网域（AN）和核心网域（CN），其间的参考点为Iu。这样划分的目的是将接入有关的功能与非接入有关的功能分隔开来，同时符合UMTS所采用的模块原理。AN域的特征是直接与UE域和CN域相连接，大体包含特定接入技术的各功能；而CN域的各功能则包含采用任何接入技术的各信息流。这种划分考虑到了适用于CN域的不同方法，每种方法规定不同类型的、可与AN域相连接的核心网；这种划分还考虑到了适用于AN域的不同接入技术，每种类型的、可与CN域相连接的接入网。AN域由管理接入网资源的各物理实体组成，为用户提供接入CN域的机制。
核心网（CN）域由提供网络特性和通信业务支持的各物理实体组成，所提供的支持包括用户位置信息的管理功能、网络特性和业务的控制功能，以及信令和用户产生信息的交换与传输机制。CN域进一步分为服务网域（SN）、归属网域（HN）传送网域（TN），SN域与HN域间的参考点为[Zu]，SN域与TN域间的参考点为[Yu]。
服务网域是CN网域中与提供用户连接的AN网域相连接的那部分，它代表位于用户接入点的核心网功能。因此，当用户移动后它的位置也随之改变。SN网域主要负责呼叫选路，在信源与信宿间传送用户数据或信息。SN网域还具有与HN网域相互作用的能力，以便为用户提供特定的数据或业务。
归属网域代表在永久性位置所执行的核心网功能，而不考虑用户接入点的位置。USIM与HN网域的预约申请有关，所以，HN网域至少含有用户特定的数据，并负责预约申请信息的管理。它还处理归属域特定的各种业务，而TN网域很可能不提供这类业务。
传送网域是CN网域中位于SN网域与远程对端（RP）间的通信路径处的那部分，对于给定呼叫，如果远程一方与始发一方的UE位于同一网络内部，则无需激活和使用TN网域。
3）WCDMA的主要技术参数
WCDMA是指欧盟和日本提出的直接序列（DS）频分双工（FDD）宽带（W）码分多址（CDMA）移动通信系统，其主要技术参数为：
l         频段 2GHz
l         带宽 4.4~5.2MHz
l         码片速率 4.096Mchip/S
l         调制方式 QPSK
l         脉冲成形 升余玄，滚降系数0.22
l         帧长 10ms
l         每帧时隙数目 16
三、3G cdma2000
1）2G（IS-95A/B/C）向3G（cdma 2000）的演进
在今年3月以前，世界各地的cdmaOne运营商在他们通向3G高速数据网络目标的问题上面临5种不同空中接口解决方案和3种不同演进途径的困个难决择：一些技术，诸如1Xrtt、3xRTT、HDR，专有权属于高通，而一些新技术，诸如1xPlus、1xTREME则是摩托罗拉及其合作伙伴诺吉亚建立的，如图（3）所示。最终决定实施哪种方案很大程度上要由提供现用基础设施的供应商，诸如高通、朗讯、摩托罗拉，进行推动。倘若韩国的供应商投入论战，事情会变得更为复杂。然而，天人之际难猜度，命运尤关的cdmaOne很快摆脱了以往的混乱，共同驶入了从IS-95A/B分三步向3G演进的轨道，如图（4）所示。今年5月CDMA发展组织（CDG）公开了关于cdma2000 1x.演进的“标准要求文件”第2版，通向这一目标的第一步是，业已通过出版的作为一阶段1xEV的HDR标准。1xEV在标准1.25 MHz带宽的频道可以支持高达2.4Mb/s的峰值数据速率，对于因特网最为适配和优化，并结合了基于因特网协议系列的灵活结构。为了满足cdma2000运营商在1.25MHz频道提供高速分组数据业务的计划进度要求，1xEV又分为两各阶段，因为运营商普遍相信，优化地传送非实时业务的空中接口更为急迫，而后才是在同一载频上既传送实时业务又传送非实时的高速分组数据业务。
IS-95A
IS-95B
1xRTT
1xPLUS
3xRTT
1xTREME
HDR
图（2）标准化前的cdmaOne向cdma2000的演进途径
IS-95A
IS-95B
1xRTT
1xEVDO
1xEVDV
3xRTT
图（3）标准化后的cdmaOne向cdma2000的演进途径
拥有cdmaOne和W-CDMA大部分知识产权的巨头高通公司正在坚定不移地促进多载频CDMA技术。高通主席和首席执行官（CEO）Irwin先生今年四月指出，他们仍然非常相信，在很短的时间内、在现有和新的频谱上，多载频（MC）1x技术实际具有特别经济的优点，所有早期1x MC系统的手机和基础设施都将采用他们的芯片。在第三代无线系统的赛跑中，他们期待1X MC会是第一个商用的IMT-2000。他说，许多选择1XTT的运营商还会测试高通的高数据速率（HDR）技术，最近发现它已受到来自摩托罗拉/诺吉亚的高速数据解决方案1XTREME的竞争。高通总裁和首席运营官（COO）Rich先生指出，公司已开始
注1：IS-95A 将IP协议建于手机内，而网络不需要在分组传送层增加IP层，其结果是硬件与所有未来基于IP的标准网络兼容。IS-95A网络的数据传输速率为14.4 Kb/s。
注2：IS-95B通过升级核心网和无线网使数据传输速率提高到64Kb/s，并通过在基站控制器增加一种数据基础设备使CDMA成为分组方式的网络。
注3：1xRTT是cdma2000的第一阶段，有效的使语音容量提高到原有容量的两倍，数据传输速率提高到144Kb/s，估计可提供用户的典型速率为130Kb/s。
注4：1xEVDO可以提供一个载频上的高速分组数据业务。如果用户需要语音或其它实时业务，则1xEVDO系统会自动地返回到1xRTT，并执行和完成该业务，而且这一过程对于用户是透明的。
注5：1xEVDV是cdma2000的第二阶段，其目标是将第一阶段的能力集成在相同载频，而仍然保留在分离载频传送分组数据业务的能力。本阶段提供实时、非实时、混合实时/非实时的三类模式的业务。
发运1XRTT芯片CSM 5000和MSM 5000的样品，在IXRTT之后，高通将积极支持5MHz带宽CDMA的直接序列扩频（DS）和MC两种方式，积极开发DS和MC两种芯片。他说高通还要获得更多得GSM技能，因为在岛屿上采用的W-CDMA需要GSM/W-CDMA双模手机芯片。高通尚未宣布何时出产W-CDMA样品，公司认为W-CDMA标准还没有进展到足以评价芯片生产的地步。认为欧盟3G计划进度有点过于乐观。
从经济的关点来看，2G IS-95A/B的运营商很可能选择经由2.5G 1XRTT过渡到3G cdmaOne的演进策略和途径，因而运营商主要集中在美国和拉丁美洲各国。此外，今年八月日本的KDDI与摩托罗拉签订了1XRTT的供货合同；今年十月韩国电信（SK）的1XRTT投入商用。