Med några smärre justeringar antogs WCDMA som standard för nästa generations mobiltelefonsystem av det europeiska standardiseringsorganet ETSI den 29 januari.

Genom att inlemma delar från det konkurrerande förslaget TD-CDMA kunde beslutet tas med acklamation.


Beslutet i ETSI är inte bara unikt så tillvida att det var enhälligt. Det innebär också att WCDMA kan bli en världsstandard eftersom Japan redan gjort samma val. De små skillnader som idag finns mellan det europeiska och japanska förslaget kommer att suddas ut när arbetet med detaljer i standarden rullar vidare. Bland annat så förväntas Japan välja samma infrastruktur som i dagens GSM-nät. Vilken väg USA väljer är inte klart men rörelsemängden i WCDMA lär bli avsevärd.

Därmed står det klart att bandspridning, eller CDMA som det ofta kallas, blir framtidens accessmetod.

- Ett av de viktigaste argumenten för CDMA är att det mesta kan styras med effekten, förklarar Björn Gudmundson som är ansvarig för Ericsson Radios forskning på accessmetoder.

Det innebär att man både kan öka bithastigheten och räckvidden genom att helt enkelt skruva upp effekten. Uttalandet kan verka självklart, men att öka effekten fungerar inte automatiskt i tidsmultiplexerade system.

- Det är svårt att blanda smalbandig tjänster som tal med brebandig data och dessutom få räckvidd i ett TDMA-system.

För att klara bedbandiga tjänster måste effekten vara hög, vilket inte är något problem om alla tidsluckor används. Men smalbandiga tjänster som telefoni behöver få tidsluckor och får därför höga toppeffekter.

I CDMA är utsignalen kontinuerlig, med andra ord är medeleffekten densamma som toppeffekten.

Rent praktiskt innebär det att ett GSM-system visserligen kan få bättre bithastighet med högre uteffekt men däremot inte längre räckvidd eftersom den så kallade equalisern, eller utjämnaren, begränsar.

I ett CDMA-system däremot, används en så kallad RAKE-mottagare, efter engelskans ord för kratta. Den kan särskilja de tre till fem starkaste reflexerna förutsatt att de har tillräcklig tidsskillnad och summera dem i fas. Som en bonus minskar också de elektromagnetiska störningarna från telefonen eftersom signalen inte pulsas.



Framtidssäkrat


Att effekten avgör bandbredd och räckvidd är dessutom viktigt för att enkelt kunna uppgradera systemet i framtiden.

- Det innebär att om vi kan införa förbättringar i till exempel antennen eller mottagaren så ger det automatiskt högre kapacitet i systemet utan att alla enheter för den skull behöver bytas ut, förklarar Björn Gudmundson.

En annan fördel med WCDMA relativt GSM eller IS-95 är att det är förberett för att blanda kretskopplade och paketkopplade tjänster. Det innebär i klartext att man i samma system kan ha både smalbandig telefoni och bredbandig datatrafik.

Ett bredbandigt CDMA-system blir också tåligare mod fädning, det vill säga snabba variationer i signalstyrka när man förflyttar sig, än smalbandiga CDMA- eller TDMA-system. Fördelen är dock störst utomhus där dispersionen, det vill säga skillnaderna i gångtid mellan olika signaler, är större än inomhus.

I WCDMA blir kanalbandbredden 5 MHz medan IS-95 har 1,25 MHz. Givetvis är ett bredbandigare system bättre men samtidigt ställer det större krav på hårdvaran. Ett allt för brett system blir också opraktiskt eftersom det användbara frekvensbandet idag är två gånger 60 MHz i både Europa och Japan. Det ena bandet används för sändning till mobilen och det andra från mobilen till basstationen. Ur konkurrenssynpunkt måste 60 MHz räcka till åtminstone tre operatörer.



Lager ger kapacitet


En WCDMA-operatör som tilldelas två gånger 15 MHz kan bygga ett nät i tre lager eftersom varje lager bara behöver två gånger 5 MHz. För de mest krävande användarna, till exempel i kontorsmiljö, kan operatören ha täta picoceller. För nästa nivå finns lite glesare mikroceller och för störst täckning byggs makroceller.

Eftersom de tre lagren använder olika frekvensband kan de byggas överlappande utan frekvensplanering och användarna kan röra sig fritt mellan lagren med så kallad Inter Frequency Handoff.

Just möjligheten att bygga hierarkiska nät med flera lager saknas i det amerikanska IS-95-systemet.



Effekt ersätter frekvens


En skillnad relativt GSM är att det i WCDMA inte behövs någon frekvensplanering. Den är istället ersatt med effektplanering och effektreglering. Effektplaneringen görs redan i projekteringsstadiet för att få full täckning medan behovet av effektreglering beror på att signalerna från två mobiltelefoner måste vara lika stora vid basstationen för att den ena inte ska "överrösta" den andra. Effektregleringen måste i genomsnitt ligga inom en decibel men behöver inte göra det i varje ögonblick.

- Som det ser ut idag kommer effekten att styras i steg om en decibel 1 600 gånger per sekund. Det är dubbelt så snabbt som i IS-95. Eventuellt kan regleringen göras adaptiv för att ytterligare förbättra noggrannheten, säger Björn Gudmundson.

Effekten är också proportionell mot den använda bandbredden. Det innebär att man för snabb datakommunikation behöver mer uteffekt än för ett enkelt telefonsamtal.

Ett annat fenomen i CDMA-system är att ju fler användare som finns i en cell desto högre nivå måste man sända med eftersom brusgolvet höjs för varje ny användare.

Däremot är det lite av en myt att det blir billigare att starta ett CDMA-system eftersom basstationerna kan stå glesare när det är få abonnenter.

- Man måste i princip planera systemet för full kapacitet redan från början.

Med valet av CDMA följer också så kallad soft handover. När mobilen närmar sig cellgränsen kommer den att ta emot signaler från bägge basstationerna och addera dem. För användarna innebär det att man slipper det korta avbrott på upp till 100 ms som uppstår när GSM-mobilen byter cell, eller byter mellan två sektorer i samma cell.

Ericssons beräkningar visar att 15 till 40 procent av mobilerna befinner sig i soft handover i ett WCDMA-system vilket minskar kapaciteten.

- Samtidigt ska man komma ihåg att mobilen summerar signalerna från båda basstationerna och på så sätt kan klara sig med lägre nivå än om bara en av signalerna används, berättar Björn Gudmundson.

Det uppväger till stor del kapacitetssänkning som den dubblerade trafiken äter upp. Det man inte kommer runt är den ökade trafiken i det bakomliggande fasta nätet som förbinder basstationerna.



Utnyttja frekvenserna


I WCDMA blir det möjligt för operatörerna att bygga system med både frekvensmultiplex, FDD, och tidsmultiplex, TDD. FDD innebär att nerlänken till användare har en annan frekvens än upplänken, som i dagens GSM. I TDD används samma frekvenskanal i nerlänken till mobilen som i upplänken. Det är samma system som i Decttelefonerna.

Finessen med TDD är att det blir lättare att utnyttja hela det frekvensband som finns avsatt för tredje generationens system. I många länder blir det osymmetriskt, det vill säga olika brett för upp- och nerlänk. Den snutt som blir över kan utnyttjas av ett TDD-system.

Mer information finns på: www.imt-2000.com och www.itu. int/imt/.

Per Henricsson