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WCDMA標準研究開發過程回顧

瀏覽:3741  來源:通信人在線  日期:2018-06-28

在歐洲,關于3G技術的選擇經歷了一個很長的研究與選擇過程,首先是RACEResearch of Advanced Communication Technologies in Europe)于1988年開始了最基本的3G方面的技術研究,隨著基于CDMACODITCode Division Testbed)和基于TDMAATDMAAdvanced TDMA Mobile Access)的空中接口的提出和發展,這個項目之后被RACE  接手并繼續完成未結束的研究,此外在歐洲的很多移動通信公司在那時都對寬帶空中接口的標準進行了研究。

為了支持移動通信的研究與發展,1995年末,歐洲啟動了ACTSAdvanced Communication Technologies and Services)項目的研究。這個項目提出一種關于UMTS無線接入系統的建議,并且開始了FRAMES課題的研究。參加FRAMES研究的主要公司包括NokiaSiemens Ericsson、法國電信和CSEM/Pro電信公司,同時還包括歐洲一些在通信方面非常著名的大學。為了對FRAMES中的方案進行初始評估,定義了一個混合的多址接入平臺。這個平臺包括兩種模式:(1FMA1:一種寬帶的TDMA方式;(2FMA2:一種寬帶的CDMA方式。FRAMES的這兩種模式后來被提交給ETSI作為UMTS空中接口和ITU IMT-2000的候選方案。

經過了各方在1996年以及1997年早期的商議與相互磋商之后,19976月,ETSIUTRA的空中接口建議分為不同的5組標準,這一事件是無線通信技術發展的一個里程碑。這5組標準分別是:WCDMAWTDMATDMA/CDMAOFDMAODMA。關于這些建議的評估主要基于ITU IMT-2000技術標準所提出的(ETSI專門在UMTS 21.01和在UMTS 30.03中對評估原則和要求進行了介紹),這些評估的結果在標準文獻 UMTS 30.06中進行了比較。

1WCDMA

上面所提到的WCDMA標準是圍繞FRAMES/FMA2FujitsuNECPanasonic等公司關于WCDMA的提議所形成的,而WCDMA組就是由這些結構組成的,它是一個專門研究WCDMA技術的標準組織。歐洲、日本和美國的一些公司都曾致力于WCDMA標準的研究并且加入了該組。WCDMA的上行物理層主要采用來自FRAMES/FMA2工程組的建議,而下行鏈路的解決方案則隨著支持WCDMA系統的各不同廠商和研發機構所提議的原理不同而不斷調整。WCDMA系統基本的特性和在未來的技術體系中還可能增加的技術詳見下表1

1ETSI UMTS各標準研究組所采用的技術特征

WCDMA之所以在眾多候選組中得到最廣泛的支持,其中一個很重要的技術因素就是它的物理層具有同時支持不同類型業務的能力,從而帶來了很大的靈活性,這是一個重要的優點,這對中、低比特率的數據業務來說特性特別重要。當然WCDMA也有它自身的缺陷,連續的接收和發送數據,在類似于無線的運行環境中純WCDMA技術并不能提供很好的干擾消除技術,在相同或相近的頻譜中,如果同時存在TDD模式的CDMA系統,來自于TDD系統的干擾使得WCDMA系統幾乎無法工作。

2、寬帶TDMA

WTDMA組是由那些來自FRAMES/FMA1中,支持不擴頻的方法進行移動通信技術傳輸的機構組成。FRAMES/FMA 1思想幾乎完全基于TDMA技術,有1.6MHz的載波帶寬用來實現寬帶業務。這個標準的目的是通過跳頻和數據拆分技術,使得干擾平均分布在整個運營商的帶寬內,從而最終實現系統的容量提高。寬帶TDMA系統基本的特性和可能增加的特性詳見表1

該系統主要的缺陷是低比特速率時數據的傳輸持續時間長,基于TDMA的系統的時隙持續時間僅僅是幀長度的1/64。這容易導致PAPR(高尖峰功率和低輸出平均電平比),即高峰均值出現。對于持續時間長的序列比如話音業務來說,WTDMA這種思想將不具有優勢,但是它的優點是只需要一個很窄的帶寬。

3、寬帶TDMA/CDMA

WTDMA/CDMA組采用的基本思想主要基于FRAMES/FMA 1的思想并且采用擴頻機制,也就是說它是一種混合的CDMA/TDMA技術,具有1.6MHz的載波帶寬。系統基本的特性和在未來可能使用的技術詳見表1

在最初的標準選擇階段,特別是涉及到接收機的復雜性的討論時,這種思想曾引起人們激烈的爭論。

4OFDMA

OFDMATeliaSonyLucent等公司提出,而國際上的一些論壇關于OFDMA的討論促進了這種思想的發展,比方說日本的標準化論壇ARIB就促進了OFDMA技術的不斷發展。OFDMA系統的基本特性和可能增加的技術詳見表1中。

這種思想的一個主要的技術弱點就是在上行傳輸方向,該技術所引起的包分組數據的變化將會影響功率放大器的設計。

5ODMA

Vodafone提出的ODMAOpportunity Driven Multiple Access)技術本質上來說是一種轉播協議,而不是一種純粹的多址接入技術。 ODMA己包含在WCDMAWCDMA/TDMA這兩種技術標準中,在標準的選擇過程中它并沒有作為一種單獨的接入技術進行考慮。ODMA3GPP標準化的過程中曾有一段時間作為主要的技術進行研究,但最終并沒有作為標準的一部分而被采納。

由于仿真的結果很大程度上依賴于預先所作的假設,因而不容易得到一個統一標準。盡管如此,以上所列舉出來的提議和技術基本上可以滿足UMTS的技術需要。然而只有WCDMAWCDMA/TDMA作為兩個主要的候選對象,同時類似的技術是否在全球具有潛在的發展力,所有的這些影響了最后的技術結論得出,即使能夠取得的最后結論具有很多的片面性。因此日本ARIB最終選擇了WCDMA作為其3G關鍵接口標準,而有的國家則選擇了不同的候選標準。

ETSI19981月對這幾種技術進行了評估和選擇,最終選擇WCDMA作為UTRA空中接口使用對稱帶寬時的(比如說FDD工作模式)標準;而WCDMA/TDMA則作為不使用對稱帶寬時(比如說TDD工作模式)系統采用的標準。從歐洲研究項目的啟動到最終UTRA技術的確定一共花費了十年時間,具體的UTRA的標準化細節問題的研究一直在ETSI中進行著,后來這項工作由3GPP接管,1999年初技術工作也轉到3GPP進行。

欲了解3GPP關于WCDMA標準研究情況的請進入

附錄
本文的附表2018-06-28
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