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WCDMA标准研究开发过程回顾

浏览:3025  来源:通信人在线  日期:2018-06-28

在欧洲,关于3G技术的选择经历了一个很长的研究与选择过程,首先是RACEResearch of Advanced Communication Technologies in Europe)于1988年开始了最基本的3G方面的技术研究,随着基于CDMACODITCode Division Testbed)和基于TDMAATDMAAdvanced TDMA Mobile Access)的空中接口的提出和发展,这个项目之后被RACE  接手并继续完成未结束的研究,此外在欧洲的很多移动通信公司在那时都对宽带空中接口的标准进行了研究。

为了支持移动通信的研究与发展,1995年末,欧洲启动了ACTSAdvanced Communication Technologies and Services)项目的研究。这个项目提出一种关于UMTS无线接入系统的建议,并且开始了FRAMES课题的研究。参加FRAMES研究的主要公司包括NokiaSiemens Ericsson、法国电信和CSEM/Pro电信公司,同时还包括欧洲一些在通信方面非常著名的大学。为了对FRAMES中的方案进行初始评估,定义了一个混合的多址接入平台。这个平台包括两种模式:(1FMA1:一种宽带的TDMA方式;(2FMA2:一种宽带的CDMA方式。FRAMES的这两种模式后来被提交给ETSI作为UMTS空中接口和ITU IMT-2000的候选方案。

经过了各方在1996年以及1997年早期的商议与相互磋商之后,19976月,ETSIUTRA的空中接口建议分为不同的5组标准,这一事件是无线通信技术发展的一个里程碑。这5组标准分别是:WCDMAWTDMATDMA/CDMAOFDMAODMA。关于这些建议的评估主要基于ITU IMT-2000技术标准所提出的(ETSI专门在UMTS 21.01和在UMTS 30.03中对评估原则和要求进行了介绍),这些评估的结果在标准文献 UMTS 30.06中进行了比较。

1WCDMA

上面所提到的WCDMA标准是围绕FRAMES/FMA2FujitsuNECPanasonic等公司关于WCDMA的提议所形成的,而WCDMA组就是由这些结构组成的,它是一个专门研究WCDMA技术的标准组织。欧洲、日本和美国的一些公司都曾致力于WCDMA标准的研究并且加入了该组。WCDMA的上行物理层主要采用来自FRAMES/FMA2工程组的建议,而下行链路的解决方案则随着支持WCDMA系统的各不同厂商和研发机构所提议的原理不同而不断调整。WCDMA系统基本的特性和在未来的技术体系中还可能增加的技术详见下表1

1ETSI UMTS各标准研究组所采用的技术特征

WCDMA之所以在众多候选组中得到最广泛的支持,其中一个很重要的技术因素就是它的物理层具有同时支持不同类型业务的能力,从而带来了很大的灵活性,这是一个重要的优点,这对中、低比特率的数据业务来说特性特别重要。当然WCDMA也有它自身的缺陷,连续的接收和发送数据,在类似于无线的运行环境中纯WCDMA技术并不能提供很好的干扰消除技术,在相同或相近的频谱中,如果同时存在TDD模式的CDMA系统,来自于TDD系统的干扰使得WCDMA系统几乎无法工作。

2、宽带TDMA

WTDMA组是由那些来自FRAMES/FMA1中,支持不扩频的方法进行移动通信技术传输的机构组成。FRAMES/FMA 1思想几乎完全基于TDMA技术,有1.6MHz的载波带宽用来实现宽带业务。这个标准的目的是通过跳频和数据拆分技术,使得干扰平均分布在整个运营商的带宽内,从而最终实现系统的容量提高。宽带TDMA系统基本的特性和可能增加的特性详见表1

该系统主要的缺陷是低比特速率时数据的传输持续时间长,基于TDMA的系统的时隙持续时间仅仅是帧长度的1/64。这容易导致PAPR(高尖峰功率和低输出平均电平比),即高峰均值出现。对于持续时间长的序列比如话音业务来说,WTDMA这种思想将不具有优势,但是它的优点是只需要一个很窄的带宽。

3、宽带TDMA/CDMA

WTDMA/CDMA组采用的基本思想主要基于FRAMES/FMA 1的思想并且采用扩频机制,也就是说它是一种混合的CDMA/TDMA技术,具有1.6MHz的载波带宽。系统基本的特性和在未来可能使用的技术详见表1

在最初的标准选择阶段,特别是涉及到接收机的复杂性的讨论时,这种思想曾引起人们激烈的争论。

4OFDMA

OFDMATeliaSonyLucent等公司提出,而国际上的一些论坛关于OFDMA的讨论促进了这种思想的发展,比方说日本的标准化论坛ARIB就促进了OFDMA技术的不断发展。OFDMA系统的基本特性和可能增加的技术详见表1中。

这种思想的一个主要的技术弱点就是在上行传输方向,该技术所引起的包分组数据的变化将会影响功率放大器的设计。

5ODMA

Vodafone提出的ODMAOpportunity Driven Multiple Access)技术本质上来说是一种转播协议,而不是一种纯粹的多址接入技术。 ODMA己包含在WCDMAWCDMA/TDMA这两种技术标准中,在标准的选择过程中它并没有作为一种单独的接入技术进行考虑。ODMA3GPP标准化的过程中曾有一段时间作为主要的技术进行研究,但最终并没有作为标准的一部分而被采纳。

由于仿真的结果很大程度上依赖于预先所作的假设,因而不容易得到一个统一标准。尽管如此,以上所列举出来的提议和技术基本上可以满足UMTS的技术需要。然而只有WCDMAWCDMA/TDMA作为两个主要的候选对象,同时类似的技术是否在全球具有潜在的发展力,所有的这些影响了最后的技术结论得出,即使能够取得的最后结论具有很多的片面性。因此日本ARIB最终选择了WCDMA作为其3G关键接口标准,而有的国家则选择了不同的候选标准。

ETSI19981月对这几种技术进行了评估和选择,最终选择WCDMA作为UTRA空中接口使用对称带宽时的(比如说FDD工作模式)标准;而WCDMA/TDMA则作为不使用对称带宽时(比如说TDD工作模式)系统采用的标准。从欧洲研究项目的启动到最终UTRA技术的确定一共花费了十年时间,具体的UTRA的标准化细节问题的研究一直在ETSI中进行着,后来这项工作由3GPP接管,1999年初技术工作也转到3GPP进行。

欲了解3GPP关于WCDMA标准研究情况的请进入

附录
本文的附表2018-06-28
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