三、在TDMA系统中用SF调整Rb
在TDMA系统中不存在自干扰,可使用SF调整用户Rb,并保持码片速率的恒定。在下行链路中,BS可用最大恒定发送功率PT发送信号,在传播条件比较好时,随着发信距离的下降,传播衰落减小时,MS的收信上升,此时,可使用较小的SF使Rb上升;而当传播衰落增大时,则可使用较大的SF,使 满足收信要求,此时Rb下降。相对CDMA系统而言,在TDMA系统中用SF来调整用户Rb的方法产生的问题比较少,可行度比较大。而在TDMA系统中除用SF外还可利用时隙捆绑、8PSK、16QAM调制等方法提高用户Rb,这些方法是在只用于数据传输的cdma 2000 1x EV-DO(Evolution-Data Only)下行链路中使用的基本方法,该标准的上行链路采用和cdma 2000 1x上行链路RC3基本相同的无线配置,而在下行链路中采用TDMA方式区分多个用户,使最大速率可达2.4 Mbit/s。cdma 2000 1x EV-DO网络的开通从实践上证明了上述标准比较方法的合理性。其后出现的可用于数据和语音传输的cdma 2000 1x EV-DV(Evolution Data& Voice)网络也使用TDMA方式传送高速数据。
四、扩频因子与移动台(MS)发送功率的关系
3G系统可依靠调整扩频因子(SF)、RECC、码分多址信道捆绑和时隙捆绑参数,改变无线调制方式和多载波等方式提高系统的传输速率。为增加Rb而改变上述参数时,一般多会使要求的移动台发送功率成倍上升。移动台(MS)发送功率是移动通信标准选择中必须关注的一个问题,MS发送功率过大将导致MS待机和连续使用时间的下降。此处还应注意到发送功率对人体安全的影响。3G工作频段为2GHz,是微波频段,对人体健康的影响比2G的900MHz频段大得多。而且2GHz频段的电波传播衰落比900MHz频段大6.94dB,只考虑这一点,2GHz频段的MS发送功率需增加至900MHz频段的5倍。因此,在比较各标准时应注意从发送功率的角度来比较。
扩频因子(SF)是码分多址系统的重要参数,在码分多址系统中SF主要用于调整3G系统的无线接入速率Rb,根据 (1)
此处Rb应是系统中纠错编码后的速率。由SF可以求得扩频的功率增益
(2)
现以cdma2000 1X无线配置RC1、RC3的上行链路为例说明SF的重要作用。在RC1中取Rb=9.6kbit/s,纠错编码率RECC=1/3,SF2=43;在RC3中取Rb=153.6kbit/s,RECC=1/4时,SF1=2,有
(3)
上述结果表明,在相同的无线传输环境下,取SF=2时,移动台(MS)所需要的发送功率是SF=43时的21.5倍。一般情况下,MS很难提供过大的发送功率范围,此时,只能减少信号的覆盖范围,因此,一般只能在步行或静止环境下提供153.6kbit/s之类的高速数据业务。
五、三大主流标准SF值的比较
从表1中可以看出,3个主流标准中扩频因子(SF)值有很大不同,根据式(1),在cdma2000与TD-SCDMA码片速率差不多的情况下,若在传送语音速率时,TD-SCDMA标准取SF=8,与cdma2000或IS-95的SF=43比较,TD-SCDMA标准的MS发送功率约需增加至5.4倍。此处若再考虑无线调制方式的影响时,约需增加10倍。再加上频段影响后,总共需增加至原需发送功率的50倍。假设IS-95移动台(MS)发送功率为0.2W,则TD-SCDMA移动台(MS)发送功率需达10W,应该是很难承受的。因此,该制式不适合用于Rb较大的高速移动通信。在TD-SCDMA中可以采用联合检测方法改进这一参数,但是根据下面的分析可知,利用联合检测取得的改善系数是很难弥补制式缺陷的,也是得不偿失的。
在WCDMA和cdma 2000系统中均使用SF作为最主要的Rb调整因子,在原理上显然存在问题,需进一步讨论。在TD-SCDMA系统中,虽然码分地址信道数较少,但是由于SF的数值很小,所以,也必须注意Nt的影响。在TD-SCDMA系统中,可以使用智能天线技术消除Nt的影响。
六、结束语
本文从扩频因子的角度出发,对用户接入速率,手机发送功率和系统自干扰等主要技术指标,在原理上比较了WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA这三个标准。供中国运营商选择的标准较多,运营商必须根据市场需求、3G网络建设投资性价比等方面来选择3G网络标准。在3G网络标准不断修订,3G商用网络应用还很不成熟的情况下,还是应继续深入研究各种3G网络标准的特征,比较他们的差别,并选择较合理的网络标准,以减少投资损失。
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