W-CDMA與CDMA2000的分歧與融合----楊洪生 宋國文

W-CDMA與CDMA2000的分歧與融合----楊洪生    宋國文

摘要  本文對IMT－2O00候選建議的兩大主流方案W－CDMA和CDMA2000的技術(shù)特性的相容性
      以及造成它們之間分歧的主要原因進(jìn)行了深入探討，并分析了它們對第三代移動通
      信無線標(biāo)準(zhǔn)制定的影響。
關(guān)鍵詞  IMT－2000  W－CDMA  CDMA2000

1  基于CDMA的兩個主流建議
    1999年新年剛過，國際電聯(lián)（ITU）關(guān)于第三代移動通信系統(tǒng)IMT－2OOO的無線傳輸技
術(shù)（RTT）標(biāo)準(zhǔn)的制定工作即將進(jìn)入最后的實質(zhì)性階段。1998年底前，共有16個RTT候選方
案提交給ITU并獲得進(jìn)入下一階段的資格。從提交的候選方案來看，基于CDMA技術(shù)的解決
方案成為新一代移動通信系統(tǒng)RTT的主流。
    此次向ITU提交的幾個基于CDMA的陸上移動通信候選建議，根據(jù)各自的技術(shù)特征主要
可以分為兩個大的派別：一方以歐洲ETSI和日本ARIB的W－CDMA方案為主體，其中還可包
含韓國TTAI的寬帶CDMA，美國的TIPI、TR46.1提交的方案，它們的技術(shù)特性非常近似，可
以概括為W－CDMA一派；另一方以美國TR45.5提交的CDMA20OO（也稱Wide－band cdmaOne）
為主體，韓國的 TTAI的方案與它很相似。這些建議之間的關(guān)系如圖1所示。
    就這兩個建議的技術(shù)特點來看，由于它們各自不同的設(shè)計出發(fā)點，造成了它們不同的
技術(shù)特色。W－CDMA技術(shù)建議充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核
心網(wǎng)絡(luò)的兼容性。CDMA2O00的開發(fā)策略是對以IS－95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的cdmaOne系統(tǒng)的平滑升
級。這兩個標(biāo)準(zhǔn)的主要差異可以歸納為如下幾點：
    （1）擴頻碼片速率與射頻信道結(jié)構(gòu)：W－CDMA根據(jù)ITU關(guān)于5 MHz信道基本帶寬的劃分
規(guī)則，將基本碼片速率定為4.O96 Mchip／s，在一個完整的信道內(nèi)，使用直接擴頻調(diào)制；
CDMA2000為了兼容cdmaOne，以原cdmaOne的基本碼片速率的三倍，即 3.6864 Mchip／s作
為 CDMA200O的基本速率進(jìn)行直接擴頻調(diào)制。同時，CDMA2O00還定義了以原cdmaOne系統(tǒng)3
個基本信道（帶寬 1.25 MHz）作頻分復(fù)用的多載波擴頻調(diào)制方式。
    （2）支持不同的核心網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：W－CDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的全兼容，所以它把GSM
MAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；CDMA20OO要求完全兼容cdmaOne，因此，它支持ANSI-41
作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
    （3）基站之間的同步問題：CDMA2000沿襲了cdmaOne各個基站依靠GPS測量實現(xiàn)前向
信道同步的要求；而W－CDMA沒有基站同步的要求。
    由于這兩個建議分別代表了對第二代移動通信系統(tǒng)兩大不同技術(shù)體制的兼容，因此，
W－CDMA和CDMA2000都有各自的眾多支持者。雖然各方經(jīng)過歷時兩年多的磋商，仍然不能
就達(dá)成一個統(tǒng)一的RTT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)取得一致。
2  W－CDMA和CDMA2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的相容性
    W－CDMA和 CDMA2000的技術(shù)特點比較如表 1所示。
    通過以上對W－CDMA和CDMA2000的主要項目的比較，能夠得出一個十分明確的結(jié)論：
就技術(shù)方案中關(guān)鍵性問題的設(shè)計方法而言，W－CDMA和CDMA2000的確是相容的。
    首先，就總的無線信道的空中接口結(jié)構(gòu)而言，這兩類方案有如下的共同特點：
    （1）都是采用定時長的幀結(jié)構(gòu)作為基本的傳送單位，在一個幀上實施速率匹配，卷
積創(chuàng)錯，交織運算等操作。
    （2）以短的可變長度正交序列調(diào)制出獨立的物理通道（“通道化”），并遵循ITU
建議M.1035，將這些獨立的通道映射為具有不同功能的邏輯通道。
    （3）在一個獨立通道內(nèi)，又可將導(dǎo)頻引導(dǎo)字、功率控制消息、數(shù)據(jù)速率信息進(jìn)行時
分復(fù)用。
    （4）在完成了利用短碼調(diào)制的“通道化”之后，不同通道可以按不同的加權(quán)增益組
合起來進(jìn)行在I／Q信道的復(fù)用。
    （5）為了分隔不同小區(qū)和不同用戶，采用長碼（如大M序列或GOLD序列）進(jìn)行最后
的擴頻調(diào)制，完成整個“復(fù)雜擴頻電路”結(jié)構(gòu)。
    其次，關(guān)于 W－CDMA和 CDMA2O00建議中對于導(dǎo)頻的設(shè)計和使用。導(dǎo)頻在CDMA移動通
信系統(tǒng)計中占有舉足輕重的地位。W－CDMA和CDMA2000都是依靠導(dǎo)頻信道來完成相干接收
的。在上下行方向，W－CDMA都采用了直接指派到用戶的時分復(fù)用的導(dǎo)頻，以配合多速率
以及分組突發(fā)業(yè)務(wù)的接收。CDMA2000則仍沿用了IS－95標(biāo)準(zhǔn)下的導(dǎo)頻設(shè)計方法：上行信
道上碼分復(fù)用導(dǎo)頻，下行信道采用公共連續(xù)導(dǎo)頻。這里，由于W－CDMA和CDMA2000在下行
信道上的導(dǎo)頻設(shè)計不同，直接導(dǎo)致W－CDMA成為“異步”的CDMA，即相鄰小區(qū)之間異步；
而CDMA2000依靠下行公共導(dǎo)頻和GPS，實現(xiàn)相鄰小區(qū)間的同步。但由于W－CDMA擁有指派到
用戶的時分導(dǎo)瀕，在異步環(huán)境下的越區(qū)切換同樣沒有問題。
    再次，關(guān)于多速率業(yè)務(wù)的支持，W－CDMA和CDMA2000方案都采用可變擴頻增益／多碼
道并行調(diào)制，并且擴頻指數(shù)都是4～256。
    最后，關(guān)于功率控制方法，兩個方案都采用了開環(huán)結(jié)合快速  閉環(huán)的控制。綜上所述，
就RTT主要技術(shù)項目的設(shè)計方法來  看，W－CDMA和 CDMA2000是相容的。W－CDMA和CDMA20
00建議的爭論，與其說是技術(shù)角度的分歧，還不如說是商業(yè)利益上的斗爭。
3  兼容不同體制，影響集團(tuán)利益
    為了更清楚地探討W－CDMA與CDMA2000的爭議所在，讓我們分析一下移動通信市場的
形勢。一方面，以TDMA為基礎(chǔ)的GSM系統(tǒng)在全球移動通信市場得到了巨大的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，
目前全世界移動通信系統(tǒng)有8O％是基于TDMA的，預(yù)計2002年以前，全世界GSM用戶將達(dá)3億。
各國的大型移動通信企業(yè)在GSM上都進(jìn)行了大量的投資，而以CDMA為基礎(chǔ)的IS-95以及增強
一代的cdmaOne卻只占到移動通信市場10％左右的份額。另一方面，近年來對于CDMA技術(shù)
的研究，使人們越來越感到基于CDMA的移動通信系統(tǒng)具有比基于TDMA的系統(tǒng)更為優(yōu)異的性
能，因此，在IMT－2000標(biāo)準(zhǔn)的候選建議中，基于CDMA的建議成為了主流。
    設(shè)想如果一個基于CDMA的建議被接納為IMT－20O0的標(biāo)準(zhǔn)，首先，它要兼容GSM。因為
如果一個新的標(biāo)準(zhǔn)不能兼容目前占有80％以上市場份額的GSM，它絕對不會有市場。在歐洲、
日本、北美的大部分地區(qū)，GSM系統(tǒng)占有絕對的優(yōu)勢，諸如愛立信等一些世界著名的移動通
信公司在GSM市場上擁有巨大的利益，而 Wb－CDMA正是代表了 GSM集團(tuán)的利益。 1998年12
月愛立信公司（中國）副總裁曾經(jīng)指出，愛立信基于W－CDMA的全套解決方案已經(jīng)開發(fā)完成，
它將完全與GSM的核心網(wǎng)絡(luò)相兼容。
  但以IS-95為代表的第二代CDMA移動通信系統(tǒng)及其增強的。dmaOne雖然只經(jīng)過了短短幾年
的發(fā)展，也已擁有了 16O0萬用戶并且在近40個國家開設(shè)了商用或試驗系統(tǒng)。cdmaOne標(biāo)準(zhǔn)
化組織CDG堅持認(rèn)為基于CDMA的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是基于對cdmaOne的平滑升級。正
如本文第一部分所談到的，CDMA2OOO正是采用了這樣一種平滑升級的設(shè)計思路，它代表了
第二代移動通信系統(tǒng)。dmaOne投資集團(tuán)的利益。
4   IMT－2000無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最終融合
    在本世紀(jì)的最后一個年頭，全球電信業(yè)的發(fā)展到了一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點。ITU確信：基于
IMT－2000標(biāo)準(zhǔn)的全球移動通信的競爭，將成為全球無線通信產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵的推動力量；如果
在未來的幾個月里各方不能就IMT－2000的RTT標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，這就意味著全球的移動通信
用戶必須花費更多的錢購買支持多個標(biāo)準(zhǔn)的通信設(shè)備。人們對于“任何時間，在任何地方，
同任何人，進(jìn)行任何形式的通信”的希望將繼續(xù)成為夢想。
    作為任務(wù)組8／1成員的各國移動通信企業(yè)的代表們正在達(dá)成一種共識：選擇一種能夠
全面支持IMT－2O00定義的服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，同時在不增加 IMT－2OOO所定義的功能的基礎(chǔ)上又
能兼容第二代移動通信的各種制式（如GSM，IS－95）的妥協(xié)方案。這有些類似于當(dāng)年彩色
電視機要兼容兩種制式的黑白電視機。開發(fā)一個基于IMT－2OOO概念的全球一致的第三代移
動通信標(biāo)準(zhǔn)的共識正在增強。新年伊始，剛剛到任的ITU總秘書長YoshioUtsumi開始就3G標(biāo)
準(zhǔn)的制定問題與國際移動通信業(yè)界各個主要方面進(jìn)行緊急磋商，國際著名的移動通信組織
包括無線通信聯(lián)盟（UWCC）、CDMA開發(fā)組（CDG）、GSM聯(lián)盟都表示IMT－2000的標(biāo)準(zhǔn)化工作
不能被阻隔，它們呼吁有關(guān)各方達(dá)成妥協(xié)。有關(guān)RTT標(biāo)準(zhǔn)的最后發(fā)布日期，被確定為1999年
底。
    在末來這幾個月，ITU任務(wù)組8／1將就有資格的候選建議進(jìn)行討論，從而選定最適合IM
T－2000的無線接口標(biāo)準(zhǔn)。衷心期望W－CDMA和CDMA2000這兩個代表候選建議主流的方案，
能夠就主要技術(shù)問題達(dá)成妥協(xié)，彼此互相補充、互取所長，融合出一個全球統(tǒng)一的第三代
移動通信RTT標(biāo)準(zhǔn)。