从宽带无线接入与宽带移动通信技术的融合看B3G技术的发展趋势

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2006.06.006

Abstract

Abstract:

In this paper, the standardization progress, the system requirements and the key techniques of 3GPP long-term evolution, 3GPP2 air interface evolution, IEEE 802.16e WiMAX and IEEE 802.20 MBFDD/MBTDD standards are summarized and compared. Based the investigation and comparison, the convergence of broadband wireless access and broadband mobile communications technologies can be observed.Furthermore,the trend of beyond 3G technologies is also discussed.

Key words: beyond 3G, IMT-Advanced, BWA, broadband mobile communication, LTE, WiMAX

Jia Shen. Convergence of Broadband Wireless Access and Broadband Mobile Communications and Trend of Beyond 3G Technologies[J]. Telecommunications Science, 2006, 22(6): 24-28.

Figures/Tables 3

	宽带无线接入技术	宽带移动通信技术
项目
项目
	IEEE 802.16eIEEE 802.20 MBFDD/TDD	3GPP LTE3GPP AIE phase II
支持带宽	1.25~20 MHz5~20 MHz	1.25~20 MHz1.25~20 MHz
频段和频谱特性	6GHz以下许可和非许可频段3.5 GHz以下许可频段	现有2G、3G及扩展频段（900 MHz、2 GHz、2.6 GHz 等），成对和非成对频率采用相似技术现在2G、3G及扩展频段，可能支持非连续频段
峰值数据速率	70 Mbit/s下行260Mbit/s，上行39.2Mbit/s	上行50 Mbit/s（2×1天线），行100 Mbit/s（2×2天线）下下行：70（高速移动）~200（固定和步行）Mbit/s。上行：30（高速移动）~45（固定和步行）Mbit/s
峰值频谱效率	3.5 bit/(s·Hz)下行13 bit/(s·Hz)，上行1.96 bit/(s·Hz)	下行5bit/(s·Hz)，上行2.5bit/(s·Hz)下行3.5~10bit/(s·Hz)上行1.5~2.25 bit/(s·Hz) ，
系统频谱效率	2.5 bit/(s·Hz·小区）下行1.92（120 km/h）~2.2（3 km/h）bit/(s·Hz·扇区），上行1.18（120km/h）~1.38（3km/h）bit/（s·Hz·扇区）	下行为HSDPA的2~4倍，上行为HSUPA的2~3倍下行3 bit/(s·Hz·扇区），上行1.5 bit/(s·Hz·扇区）
覆盖	数公里，支持大规模组网和热点非视距覆盖，支持宏基站和微基站支持室内、室外非视距覆盖，最大覆盖范围50 km，提高小区边缘性能	为＜5 km/h优化，支持最大覆盖范围100 km，支持大规模组网或热点覆盖，在站址不变前提下提高小区边缘性能9.6 kbit/s覆盖率97%，满足目前3GPP2覆盖要求，最大小区半径100 km，提高小区边缘性能
延迟	__	用户面延迟（单向）小于5 ms，控制面延迟小于100 ms接入延迟10 ms，传输延迟10 ms，调度延迟10 ms
移动性	游牧，便携，简单移动（60~120km/h），高速移动（120 km/h以上）对低速优化，120 km/h 下有轻微性能下降，支持250 km/h	对＜15 km/h 优化，对＜120 km/h实现较高性能，在＜500 km/h下保持连接步行速度10 km/h，高速移动250 km/h，最高速度500 km/h
业务类型	数据业务为主，也可提供语音业务（VoIP）分组数据业务，VoIP	网络浏览、FTP、视频流、VoIP、实时视频。取消CS 域，CS 域业务在PS域实现（VoIP）数据业务，采用VoIP提高语音容量
QoS	对不同用户或每个业务流采用不同QoS等级支持基于分组数据的多等级端到端QoS	增强的端到端QoS，增加竞争接入，无专用信道_
广播与多播	支持广播、多播业务支持	和单播业务（VoIP）兼容，采用单独载波部署移动电视系统BCMCS的演进
对终端的要求	尽量简化，支持省电的空闲和睡眠模式支持省电的空闲模式	控制复杂度和功耗，支持空闲和离线模式降低终端功耗
网络架构	全IP，支持IMS_	全IP，增强的IMS，简化结构，减少接口数量将对现有核心网的影响降到最低
切换	系统内无缝切换，支持和 Wi-Fi、3GPP、3GPP2、2.5G、DSL的切换系统内无缝切换，支持异频切换和多模系统间切换	系统内无缝切换，支持和UTRAN/GERAN 系统之间的测量和切换系统内无缝切换，向其他cdma2000空中接口、UMTS、WLAN、WiMAX无缝切换

项目	IEEE 802.16e	3GPP LTE	IEEE 802.20 MBFDD/MBTDD
基本传输和多址技术	OFDM（下行TDM，上行TDMA）,OFDMA	下行OFDMA，上行SC-FDMA	调度或跳频OFDMA，上行另可采取半正交OFDMA
双工方式	FDD,TDD,FDD半双工	FDD和TDD尽可能融合，FDD半双工	FDD,TDD,FDD半双工
帧结构	帧长2.5~20 ms,TDD模式下一帧分为一个上行子帧和一个下行子帧	帧长10 ms，分为20个子帧，长0.5 ms （LCR-TDD分为2个子帧，每个子帧分为7个时隙，长0.675 ms）	一个超帧长度22.94 ms，包含24个物理帧（子帧），长度0.911 ms
下行子载波宽度	11.16 kHz	15 kHz	9.6 kHz
资源分配	子信道大小为24或48个子载波，支持集中和分散分配	基本资源块大小为25个子载波，支持集中和分散分配	调度和跳频（符号级/块级跳频，本地/全局跳频）
子帧结构	每个上行（子）帧和下行（子）帧分为若干个burst	下行7或6个OFDM符号（LCR-TDD为9或8个），上行6个长块（LCR-TDD为8个）,2个短块	包含8个OFDM符号，支持基于信标（beacon）的导频
CP长度	OFDM符号长度的1/4、1/8、1/16或1/32	下行4.69 μs （LCR-TDD为7.29 μs）和16.67 μs，上行4 μs左右	6.51~26.04 μs，保护间隔3.26 μs（时域加窗）
调制方式及AMC	BIT/SK、QPSK、16QAM、64QAM，支持AMC	下行QPSK、16QAM和64QAM，上行位移BIT/SK、QPSK、8PSK 和16QAM。单用户所占用的不同频带采用相同的AMC	QPSK、8PSK、16QAM 和64QAM，支持AMC
编码方式	卷积+RS级联码、块Turbo码、卷积Turbo码、LDPC码	以Turbo码为主，正在考虑LDPC码	卷积码、Turbo码
多天线技术	开环：空间复用、发射分集（空时码）或复用与分集的混合模式，自适应天线系统；闭环：天线分组、选择，预编码	基本MIMO模型：下行2×2、上行1×2个天线，最多4×4，考虑空间复用、空分多址、预编码、秩自适应、智能天线、开环发射分集以及虚拟（virtual）MIMO	预编码MIMO：单码流MIMO（闭环速率自适应和秩自适应（rank adapta-tion）），多码流MIMO（速率自适应）;SDMA
频域调度	通过子信道化技术实现	以每个子帧为单位调度	与部分频率复用、预编码MIMO和SDMA联合设计
HARQ	Chase合并与增量冗余HARQ	Chase合并与增量冗余HARQ，正在考虑异步HARQ和自适应HARQ	同步HARQ，调制阶数递减
功率控制	初始接入阶段采用开环，接入后主要采用闭环功控	慢功控，部分功控	上行控制信道采用快速闭环功控，数据功控步长根据小区间干扰调整
同步	采用外部时钟保持网络同步，但短期同步丢失仍可工作	小区内上行同步，小区间同步或不同步	支持半同步和异步系统
小区间干扰抑制	基于跳频OFDMA的小区干扰平均化	小区间协调、加扰或干扰消除	部分频率复用
切换	支持硬切换、宏分集切换（软切换，但WiMAX尚未考虑）和快速基站切换	快速硬切换，支持和其他3GPP 系统的切换	快速小区选择，上下行可连接不同基站，支持异频切换以及跨系统切换/寻呼

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