GSM、GPRS與WCDMA比較

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在我們介紹過了主要的無線通訊多工技術的基本觀念後，我們來看目前商業化的通訊系統，其中

 

GSM﹝Global System for Mobile Communication﹞è

       GSM系統主要是透過TDMA與FDMA的技術實現多人使用的無線通訊系統，如下圖所示，分別為GSM900系統中Downlink﹝由BaseStation到手機端﹞與Uplink﹝由手機到BaseStation端﹞的頻寬分割多工示意圖。

 

圖﹝六﹞，GSM 900頻寬分割與多工示意圖

 

       由圖中我們可以看到，GSM 900系統在進行不同方向的傳輸時，是透過不同的頻率﹝DownLink使用了935--960MHz，而UpLink使用了890—915MHz﹞。並且Uplink與Downlink所採用的頻率彼此距離會相距45MHz。每個可以用來傳送資料的頻帶﹝Frequency Carrier﹞所佔的頻寬為200 kHz，每個頻帶再透過分時多工的方式區分為8個時槽﹝Time Slot﹞。也就是說每個使用者Uplink與Downlink所傳送與接收的資料，都會分配到特定頻率的其中一個時槽。

      

       由於GSM系統所採用的無線介面﹝Air Interface﹞是類似Circuit-Switched﹝電路交換﹞的方式，所以說只要使用者撥通後，就會一直佔住固定的無線系統資源，不論是否目前正在說話。所以說如果在某一個基地台服務的範圍內，所有頻帶包含的時槽都配置給目前正在線上的用戶，那系統將會暫時無法提供服務給新來的使用者。

 

       如下圖﹝七﹞所示，我們可以看到GSM系統會透過跳頻﹝Frequency Hopping﹞的方式，來避免特定頻帶在通訊時遭遇到干擾的問題，因為使用者透過GSM通訊時所使用的頻帶會隨著時間的不同而不斷的改變，如此可以避免特定的頻帶受到干擾，而讓正在使用該頻帶使用者的通訊受到不良影響。所以說跳頻的方式，可以讓使用者通話時所使用的頻帶，均勻的在該業者所使用的頻帶範圍內跳躍，而讓用戶可以在比較穩定的通訊環境中進行通話。

 

圖﹝七﹞，GSM Frequency Hopping多工示意圖

 

 

       當然我們都知道GSM系統除了GSM900以外，另外一個大家常用的就是GSM1800了，所以如下圖﹝八﹞所示，就是GSM1800頻寬分割多工的示意圖。

      

圖﹝八﹞，GSM 1800頻寬分割與多工示意圖

 

       由圖中我們可以知道，GSM1800的Uplink與Downlink所涵蓋的頻率範圍更寬﹝DownLink使用了1805--1880MHz，而UpLink使用了1710—1785MHz﹞，相對的也可以容納更多的使用者進行通話服務，並且GSM1800系統進行不同方向的傳輸時，Uplink與Downlink所採用的頻率彼此距離會相距95MHz。

 

GPRS﹝General Packet Radio Service﹞è

 

       相對於GSM採用TDMA與FDMA技術，GPRS為了實現多人共享一段較寬的無線資源，以便於可以在使用者真正傳送資料時才計費，如果沒有傳送資料時則不計費，達到以傳輸量計費，而非使用時間長短來計費的目的。所以說，在無線端技術上必須要經過改進，以便於可以允許多人使用該Cell所配置出來屬於GPRS Packet-Switched的時槽﹝Time-Slot﹞，如下圖﹝九﹞所示

 

圖﹝九﹞，GPRS時槽﹝Time-Slot﹞使用示意圖

 

       這是一個4+1的GPRS服務示意圖，所謂的4就是指DownLink，1就是指UpLink，另外兩個時槽就是用來傳遞控制的訊號。由此我們可以了解，相對於GSM通話服務，每個使用者都會佔有固定的時槽，只要系統配置了該時槽給特定的使用者，在這段期間中，該項時槽資源就沒有其它人可以使用。而GPRS是透過多人共享幾個時槽，當使用者要傳送資料時才會透過該組時槽傳送，因而計費。如果使用者沒有透過GPRS的時槽傳輸時，則不計費，如此對於使用者來說可以降低使用無線通訊網路的費用，達到只有真正傳輸資料時才收費的目的，對於系統業者來說也可以增加無線資源的使用率。

 

WCDMA﹝Wideband Code Division Multiple Access﹞è

 

       WCDMA主要分為三個發展的方向，其中包括

﹝1﹞    ﹝1﹞    DS-WCDMA-FDD﹝Direct Sequence – Wideband Code Division Multiple Access – Frequency Division Duples﹞è總共會佔用兩個頻帶，分別為DownLink與UpLink，分別用來傳輸基地台到使用者手持設備與手持設備到基地台端的資料。

 

 

﹝2﹞    ﹝2﹞    DS-WCDMA-TDD﹝ Direct Sequence – Wideband Code Division Multiple Access –Time Division Duples﹞è只會佔用一個頻帶，透過分時多工技術在同一個頻帶上面，利用不同的時槽分別傳輸DownLink與UpLink的資料。

 

 

﹝3﹞    ﹝3﹞    MC-CDMA﹝ Multi Carrier - Code Division Multiple Access﹞è可以透過一個以上的頻帶來傳輸使用者資料，如果使用者需要更高頻寬就會透過組合一個以上的頻帶來滿足需求。

 

 

由於日本與歐洲所定義的CDMA版本比起美國所採用的cdmaOne使用了更寬的頻寬，所以才加入了 ”Wideband”的稱呼，因此我們通稱為WCDMA。

 

在此我們介紹的內容主要以WCDMA-FDD為主﹝DownLink使用了2110--2170MHz，而UpLink使用了1920--1980MHz﹞，因此如下圖﹝十﹞所示。WCDMA的Chip Rate為3.84Mcps，所以實際上使用的頻寬為3.84MHz，不過為了預防彼此間的干擾，所以配合所需的Guard Band，共需要5MHz的無線頻寬。而整個WCDMA Uplink與Downlink分別可使用的頻帶為60MHz，所以基本上共可以細分為12個可供系統業者用來傳輸的頻帶﹝UpLink與DownLink為一組，每組雙向都需要5MHz的頻寬，因此為12個﹞。至於頻帶如何劃分給不同的系統業者，就依據各個國家不同的電信政策來決定了。

 

圖﹝十﹞，WCDMA頻寬分割與多工示意圖

 

       如下表﹝一﹞所示，這是WCDMA所包含的通訊介面特性

 

 

 

 

 

 

 

表﹝一﹞，WCDMA的特性整理

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多重擷取技術

            [/td]            [td=1,1,336]            

DS-WCDMA﹝Direct Sequence-WCDMA﹞

            [/td]        [/tr]        [tr]            [td=1,1,192]            

全雙工技術

            [/td]            [td=1,1,336]            

FDD/TDD﹝Frequency/Time Division Duplex﹞

            [/td]        [/tr]        [tr]            [td=1,1,192]            

Chip Rate

            [/td]            [td=1,1,336]            

3.84 Mbps

            [/td]        [/tr]        [tr]            [td=1,1,192]            

Frame Length

            [/td]            [td=1,1,336]            

10 ms

            [/td]        [/tr]        [tr]            [td=1,1,192]            

Carrier Frequeny

            [/td]            [td=1,1,336]            

5MHz

            [/td]        [/tr]        [tr]

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