TD-SCDMA与WCDMA、 GSM比较分析

2ZTE Confidential

目录

无线原理及关键技术对比

网络规划对比

业务提供能力对比

3ZTE Confidential

移动通信系统发展历程

第一代第一代 (80(80 年年代代 ))

模拟模拟

第一代第一代 (80(80 年年代代 ))

模拟模拟

第三代第三代 (2000)(2000)

宽带多媒体宽带多媒体第三代第三代 (2000)(2000)

宽带多媒体宽带多媒体第二代第二代 ((9090 年年

代代 ))

数字数字

第二代第二代 ((9090 年年代代 ))

数字数字

AMPS

TACS

NMT

其它

模拟技术

GSM

CDMA IS95

TDMAIS-136

PDC

需求驱动数字技术

语音业务

WCDMA

CDMA2000

需求驱动

宽带业务

TD-SCDMA

4ZTE Confidential

3G 技术演进

3G标准

WCDMAWCDMA

核心网络：基于 MAP

TD-SCDMA核心网络：基于 MAP

CDMA2000

核心网络：基于 ANSI-41

3G 普遍采用的多址技术： CDMA

5ZTE Confidential

FrequencyTime

Power

FrequencyTime

Power

FrequencyTime

Power

FDMA

TDMA

CDMA

频分多址技术 FDMA

业务信道在不同频段分配给不同的用户。如 TACS、 AMPS。

频分多址技术 FDMA

业务信道在不同频段分配给不同的用户。如 TACS、 AMPS。

时分多址技术 TDMA业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如 GSM、DAMPS。

时分多址技术 TDMA业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如 GSM、DAMPS。

码分多址技术 CDMA

所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。

码分多址技术 CDMA

所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。

多址接入技术

6ZTE Confidential

Shannon 定理—信道编码理论的基础

Shannon 定理： C=W*log2(1+S/N)

其中 C 是信道容量 ( 单位为 bps)，W是 RF 带宽， S/N 是信噪比

例： C=200,000*log2(1+10)=691.886Kbps

GSM 的数据率为 270.833Kbps ，是在 10dB SNR 条件下理论值的 40%

快速扩频序列

慢速信息TX

慢速信息被恢复

RX

快速扩频序列

宽带信号

7ZTE Confidential

GSM 的无线传输方式

GSM 采用时分多址、频分多址和频分双工 (TDMA/FDMA/FDD) 制式。频道间隔 200 KHz 。每载波含 8 个时隙，时隙宽为 0.577ms。 8 个时隙构成一个 TDMA 帧，帧长为 4.615ms 。

4.6 ms

频率

fn £«4

fn £«3

fn £«2

fn £«1

fn

¡

帧

物理信道

577 s

时隙

200 kHz

时间

0 1 2 3 4 5 6 7

8ZTE Confidential

WCDMA 的无线传输方式和关键技术

FDD 技术

Rake 接收机

分集天线

动态信道分配

软切换

FDMA+CDMA

不同扩频增益的码，提供 8~384Kbit/s

9ZTE Confidential

TD-SCDMA 的无线传输方式和关键技术

TDD 技术智能天线联合检测上行同步动态信道分配接力切换

Frequency

Time

Power density

(CDMA codes)

1.6 MHz

0

:

15

TS0

2. Carrier (optional)

3. Carrier (optional)

TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL DL DL UL UL UL

5 ms

DwPTS UpPTS

GP

DL

FDMA+TDMA+CDMA

10ZTE Confidential

主要技术参数比较技术参数 GSM/EDGE WCDMA/HSDPA

TD-SCDMA HSDPA

多址方式 TDMA/FDMA FDMA/CDMA FDMA/CDMA/TDMA

双工方式 FDD FDD TDD

载频带宽 2×200KHz 2×5MHz 1.6MHz

码片速率 270Kbps( 调制速率 ) 3.84M chip/s 1.28M chip/s

帧长 4.615ms 10ms 10ms

每帧时隙数 8 15 2 子帧 , 7 时隙 / 子帧

功率控制 慢速闭环 快速闭环 闭环

功率控制速率 2次 /秒 (480ms/次 ) 1500次 / 秒 200次 / 秒

传输速率峰值 473 kb/s 14.4 Mb/s 2.8+(N-1)*3.2Mb/s

调制方式 GMSK / 8PSK QPSK / 16QAM QPSK / 8PSK/ 16QAM

编码方式 卷积码 卷积码 /Turbo 码 卷积码 /Turbo 码

11ZTE Confidential

TD-SCDMA （ UTRA TDD LCR）

TD-CDMA （ UTRA TDD HCR）

码片速率 1.28Mcps 3.84Mcps

频率带宽 1.6MHz 5MHz

调制方式 QPSK/8PSK (2Mbps业务 ) QPSK

帧结构 7时隙 /5ms 15时隙 /10ms

智能天线 采用 可选

上行同步 1/8chip 1/4chip

切换 接力切换 硬切换

适应环境 一个完整的移动通信系统，全面满足 IMT-2000的要求

WCDMA的补充

TD-SCDMA与 TD-CDMA 的比较

12ZTE Confidential

关键技术比较 -- 双工方式

时分双工 (TDD)上行频带和下行频带相同

D U D D D D D

频分双工 (FDD)上行频带和下行频带不同

D

U

U 上行 D 下行

U

13ZTE Confidential

关键技术比较 -- 天线

TD-SCDMA 使用智能天线； WCDMA, GSM 使用普通天线

分集天线

智能天线

14ZTE Confidential

关键技术比较 -- 天线

智能天线能够降低小区内和小区间干扰，提高系统容量

能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态

能量均匀分布在整个小区内

15ZTE Confidential

关键技术比较 -- 天线

智能天线能提高系统增益，增大覆盖半径

TD-SCDMA

（八天线线阵）

WCDMA/GSM

（普通定向天线）

上行增益 天线增益（ 15dBi） + 上行赋形增益（ 9dB ）

天线增益（ 17dB

i ）

下行增益天线增益（ 15dBi ） + 功率增益（ 9dB ） + 下行赋形增益（ 9d

B ）

天线增益（ 17dB

i ）

16ZTE Confidential

TD-SCDMA 是 TD 系统核心技术，能有效降

低小区内和小区间的干扰； 可以根据上行更好的估计下行，

波束赋性的准确度高； 需要跟踪的每时隙用户数少，波

束赋性效果好； 每时隙最多 8 个用户，算法复杂

度低。

WCDMA 是WCDMA 的可选技术； 因为 W 上下行在不同频段，相

关性较小，根据上行估计下行信道特性的准确度降低，赋形效果不好；

每载扇需要同时跟踪的用户数众多，波束能量过于分散；

每载扇支持用户多，天线算法过于复杂。

关键技术比较 -- 天线

智能天线在 TD和W 系统的适用度分析

17ZTE Confidential

关键技术比较 -- 检测技术

联合检测

（多用户检测技术）

Rake 接收技术

（单用户检测技术）

18ZTE Confidential

关键技术比较 -- 检测技术

t

d1 d2

d3

联合检测技术最大处理 16 条多径， RAKE 接收技术最大处理 4 条多径联合检测能降低 90% 的小区内干扰

19ZTE Confidential

TD-SCDMA 每时隙最多 8 个语音用户； OVSF 码长 16 位； Midamble 长度 144 位，并且

数量较少。

WCDMA 每载扇语音用户容量在 60 个

左右； 上行 OVSF 码长可达 512 位； 没有 Midamble 做信道估计。

关键技术比较—检测技术

联合检测在 TD和WCDMA 系统的适用度分析

对于 WCDMA 系统，因算法过于复杂，采用联合检测技术难度很大

20ZTE Confidential

关键技术比较 -- 切换方式

接力切换

硬切换

21ZTE Confidential

关键技术比较 -- 切换方式

接力切换

软切换

22ZTE Confidential

Node B 之间要求同步 同步精度要求：几微秒 同步方法：

GPS

空中主从同步

Node B 不需要同步 可以是同步或者异步

关键技术比较 -- 同步方式

BS0

BS1

BS2

BS0BS1BS2

BTS Tx Rx

G

TD-SCDMA 是同步 CDMA 系统，可以降低干扰

23ZTE Confidential

关键技术比较 --DCA 技术

DCA全面降低干扰，从而使频谱利用率得以优化

TD-SCDMA WCDMA

频域 DCATDD 频点 1.6MHz 带宽， 10M 频宽有 6 个频点

FDD 需要上下行不同的频带，一个频点需要 10MHZ 带宽

时域 DCA同一载频 6 个业务时隙，将受干扰最小的时隙动态地分配给处于激活状态的用户

无时域 DCA

码域 DCA最大扩频因子为 16 ，快速DCA 整合码道资源，支持高速用户

最大扩频因子为 512

空域 DCA 通过智能天线，可基于每一用户进行定向空间去耦（降低多址干扰）

目前暂不支持智能天线

24ZTE Confidential

关键技术对比小结

物理信道上的差别决定了关键技术方面的不同： TD-SCDMA 在宏蜂窝必须使用智能天线系统，而且能够发挥

智能天线的性能。 WCDMA 一般采用分集天线技术； GSM 不支持智能天线，一般采用分集技术。

TD-SCDMA 采用联合检测技术，算法复杂度不高； WCDMA

可以采用联合检测技术，但是算法复杂度过高，一般采用RAKE 接收技术。

TD-SCDMA 采用接力切换， WCDMA 采用软切换， GSM 采用硬切换。

TD-SCDMA 系统在空中接口，用户是同步的，而 WCDMA 则不要求同步。

25ZTE Confidential

目录

无线原理及关键技术对比

网络规划对比

业务提供能力对比

26ZTE Confidential

GSM 网络规划概述GSM 网络规划GSM 网络规划

信息收集

容量规划 覆盖规划

布站勘察 频率规划

无线网络

Erlang B 模型 链路预算 频率复用小区分裂

27ZTE Confidential

项目 TD-SCDMA WCDMA

小区呼吸 小区呼吸效应不明显，覆盖对话务负荷不敏感

小区呼吸效应明显，覆盖对话务负荷敏感

切换 接力切换，切换区设置需考虑切换性能，系统对切换比例不敏感

有软切换，切换区设置考虑切换性能，同时考虑软切换的资源消耗

扰码数量 32 个扰码组，扰码规划要求较高，需要借助专门扰码规划软件

512 个扰码组，扰码规划要求相对较低，可借助专门的扰码规划软件

业务覆盖 不同业务覆盖差异小，不同业务的连续覆盖能力有较好的一致性

不同业务覆盖差异大，不同业务的连续覆盖能力存在较大差异

上下行业务对称性

支持非对称业务，支持不同区域灵活的时隙配置 非对称业务会降低频谱利用率

TD-SCDMA与WCDMA 在规划方面的差异

28ZTE Confidential

覆盖规划的不同点—呼吸效应

WCDMA 系统存在呼吸效应， TD 系统中呼吸效应微弱 TD-SCDMA 各业务覆盖半径近似相同，可实现各种业务的

连续覆盖； WCDMA 的上行覆盖随数据率的增加而减小。

WCDMA各业务覆盖不一致TD-SCDMA各业务覆盖基本一致

29ZTE Confidential

容量规划

两个系统做容量规划都要首先要进行容量需求的预测。进行容量

需求的预测要先进行用户预测和业务预测。

在 TD-SCDMA和WCDMA 网络中，数据业务的比重显著增加，

且网络上下行的业务流量普遍呈现出不对称的特性，甚至有可能

出现下行容量受限的情况。因此， TD-SCDMA和WCDMA 容量

估算需从上下行两个方向分别进行。

30ZTE Confidential

容量规划

和WCDMA 相比， TD-SCDMA 由于采用 TDD 模式、上行同

步、智能天线及联合检测技术，可以非常有效的抑制干扰，

从而使得 TD-SCDMA 系统是码道资源受限系统；WCDMA

系统为干扰受限系统，通常负载因子约为 50～ 70% 。

TD-SCDMA 系统由于采用 TDD 模式，其上下行时隙可根据

需要灵活配置，上下行容量也可以灵活配置，这一特性非常

适合不对称业务 。

31ZTE Confidential

容量规划

前提 6 个载波 3 个时隙采用 TDMA/CDMA/FDMA 多址方式 采用智能天线、联合检测、 DCA 有较多的异频切换

Voice 12.2 kbps

前提 1 个载波，考虑小区负载和软切换采用 CDMA/FDMA 多址方式 不采用智能天线、多用户检测 大部分为同频切换

10M 带宽下 TD-SCDMA 容量用户数 = 24x6-1 = 143 个用户

10M 带宽（双向）下 WCDMA 容量用户数≈ 60 个用户

32ZTE Confidential

码资源规划

两种系统均采用信道化码和扰码的扩频方案，其中信道化码为

OVSF 码，在上行用于区分用户；扰码在下行用于区分小区。

OVSF 码 扰码

数据

比特

扩频后

码片

33ZTE Confidential

码资源规划TD-SCDMA WCDMA

码资源

产生原则

OVSF 码上行：1， 2， 4， 8， 16

下行： 1， 16

最大 512

扰码 128 个，分为 32 组，每组 4

个上行复数扰码共有 224 个，

下行主扰码有 512 组

其它码字256 个上行同步码

32 个下行同步码

128个Midamble 码

辅扰码

码资源

规划方法

下行同步码 精细规划 无

扰码 精细规划 下行扰码需要简单规划；上行扰码不需规划

复杂程度 复杂 简单

34ZTE Confidential

TD-SCDMA和WCDMA 都是同频组网

TD-SCDMA 采用 N 频点同频

频率资源规划

1

11

1

11

1

1

1

1,[2],3

1,2,[3]

[1],2,3

[X]为主载波频点

1,[2],3

1,2,[3]

[1],2,3

1,[2],3

1,2,[3]

[1],2,3

35ZTE Confidential

目录

无线原理及关键技术对比

网络规划对比

业务提供能力对比

36ZTE Confidential

GSM/EDGE TD-SCDMA WCDMA

语音业务 电话紧急呼叫

电话紧急呼叫

电话紧急呼叫

承载业务

Internet、 Intranet

短信、增强短信、多媒体消息业务

智能业务定位业务 (LCS)

Internet、 Intranet

短信、增强短信、多媒体消息业务

实时多媒体业务智能业务定位业务 (LCS)

Internet、 Intranet

短信、增强短信、多媒体消息业务

实时多媒体业务智能业务定位业务 (LCS)

业务支持能力对比

37ZTE Confidential

TD-SCDMA 更适合不对称数据业务

TDD 双工模式，更适合上下行不对称的数据业务

提高频谱及设备利用率，更加符合未来业务发展需求

D D DU UU

3 up and 3 downD D D DUU

2 up and 4 down 1 up and 5 down

UDDDDD