IMT2000中的無線傳輸技術(shù)

在比較各種RTT特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國移動(dòng)通信發(fā)展的需求，從國家、運(yùn)營商、民族通信制造業(yè)和廣大用戶的利益出發(fā)，提出了對我國第三代移動(dòng)通信發(fā)展的看法：首先發(fā)展和使用基于我國提出的TD-SCDMA RTT建議所形成的CDMA TDD技術(shù)和產(chǎn)品，在大中城市內(nèi)，提供基于GSM核心網(wǎng)的第三代移動(dòng)通信服務(wù)。然后，再考慮建設(shè)全I(xiàn)P核心網(wǎng)和使用FDD技術(shù)及系統(tǒng)的問題。

Abstract: On the basis of a comparison of the characteristics of different RTTs and taking into account the needs of the development of China's mobile communications and the interests of the country, its operators and its users, the author expresses the following view concerning the development of 3G in the country: First to develop and use CDMA TDD technologies and products developed on the basis of China's proposal on TD-SCDMA RTT and provide 3G services based on the GSM core network in large- and medium-sized cities, and then to consider building a full IP core network and using FDD technology and systems.

關(guān)鍵詞：無線傳輸技術(shù)(RTT)；第三代移動(dòng)通信；核心網(wǎng)

Key words: radio transmission technology (RTT); 3G; core network

1 前言

　　在2000年5月的ITU-R全會(huì)上，通過了第三代移動(dòng)通信的無線傳輸技術(shù)(RTT)的標(biāo)準(zhǔn)[1]-ITU建議ITU-R M.1457。 此標(biāo)準(zhǔn)還僅僅是第一個(gè)初步的版本，今后，每年還將在ITU-R WP8F工作組的組織下進(jìn)行完善和更新。對其中的主流技術(shù)CDMA，將在兩個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)進(jìn)行實(shí)際的工作：由3GPP完成CDMA-DS(WCDMA)和CDMA TDD的標(biāo)準(zhǔn)；由3GPP2完成CDMA-MC(CDMA2000)。在3GPP，今2000年的主要工作內(nèi)容是完成全I(xiàn)P的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和完成CDMA TDD標(biāo)準(zhǔn)的集成(Integration)。對上述兩個(gè)內(nèi)容，在2001年上半年，3GPP將通過新的標(biāo)準(zhǔn)版本：R'00。而ITU-R WP8F將完成新版本的ITU-R M.1457，即正式使用的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。

　　我國現(xiàn)在有世界上最大的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)，目前仍然以每月超過200萬用戶的速度在增加，明年將成為國際上移動(dòng)通信用戶最多的國家。在各大城市，GSM系統(tǒng)的頻譜資源即將枯竭，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成倍的增加，無線Internet接入已經(jīng)興起，各運(yùn)營商都希望獲得第三代移動(dòng)通信的許可證并盡可能早地提供第三代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，以在滿足市場需求的同時(shí)，在市場競爭中占據(jù)有利地位。

　　我國的移動(dòng)通信制造業(yè)也將第三代移動(dòng)通信看作一個(gè)10年難遇的契機(jī)，希望在第三代移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)方面徹底改變由外國企業(yè)獨(dú)占我國市場的不利局面。各企業(yè)分別從第三代移動(dòng)通信三種CDMA技術(shù)入手，進(jìn)行了技術(shù)準(zhǔn)備和產(chǎn)品開發(fā)。從2001年起，制造業(yè)將配合運(yùn)營商的要求，在國內(nèi)開展第三代移動(dòng)通信的現(xiàn)場試驗(yàn)。在本文中，將對第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)情況作一個(gè)簡單介紹，對TDD模式的特點(diǎn)和TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)進(jìn)行說明，最后，對向第三代移動(dòng)通信演進(jìn)的策略問題，提出作者的看法。

2 第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)問題

　　2.1 核心網(wǎng)問題

　　第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)中，核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)度比較慢的部分。從90年代中開始制定標(biāo)準(zhǔn)以來到3GPP的R'99中確定的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（見圖1），都是基于電路交換的網(wǎng)絡(luò)，在包交換方面，則是基于ATM技術(shù)，這是當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展歷史所決定的。如圖1所示，無線接入網(wǎng)通過Iuc接入電路交換的業(yè)務(wù)，通過Iup接入包交換的業(yè)務(wù)，而核心網(wǎng)本身則是基于GSM MAP核心網(wǎng)(具GPRS功能)的一個(gè)擴(kuò)充和升級。對第三代移動(dòng)通信的要求，顯然是有距離的，也是一個(gè)過渡性的標(biāo)準(zhǔn)版本，此種核心網(wǎng)，恐怕只有日本為急于開通WCDMA系統(tǒng)而使用。

　　但就在同時(shí)，由于IP技術(shù)的進(jìn)展，很多公司從1999年起就強(qiáng)烈提出全I(xiàn)P核心網(wǎng)的概念，并被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織承認(rèn)，并將在R'00中完成標(biāo)準(zhǔn)化。

　　2．2 第三代以后的技術(shù)

　　在ITU WP8F第一次會(huì)議(2000年3月)上，就考慮到新技術(shù)的發(fā)展，并提出了第三代后的無線傳輸技術(shù)問題。目前主要考慮的是兩個(gè)主要的技術(shù)：智能天線(Smart/adaptive Antenna)和軟件無線電(Software Defined Radio)。要求各國對此兩個(gè)技術(shù)在IMT-2000中的應(yīng)用提出建議。

　　在IMT-2000的RTT中，只有我國建議的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)明確提出要使用智能天線，并將物理層技術(shù)以智能天線來進(jìn)行設(shè)計(jì)。ITU和很多代表希望將此技術(shù)使用于FDD系統(tǒng)中，以全面提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能和容量。而軟件無線電則是設(shè)備，主要是用戶終端設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式，不要再對每種模式開發(fā)一套專用芯片，而是基于通用的硬件平臺，用軟件來實(shí)現(xiàn)。今后的多模終端，必須用軟件無線電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

　　2．3 ITU關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)完善提高的策略

　　作為一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，希望此標(biāo)準(zhǔn)能使用到2020甚至2025年，必然遇到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相對穩(wěn)定性和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)之間的矛盾。為解決此矛盾，使第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)具有較長時(shí)間的生命力，在ITU和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)，是用如下方式來處理的：

　　· 不斷研究新技術(shù)，對各種新的技術(shù)和可能的發(fā)展方向都留有足夠的時(shí)間和空間來討論和研究；
　　· 標(biāo)準(zhǔn)版本的修改更新，基本上每年一次，保證標(biāo)準(zhǔn)的相對穩(wěn)定性；
　　· 對小修改，每年均可進(jìn)行，由ITU-R WP8F批準(zhǔn)。此修改一定要向前兼容，以保證用戶的利益；
　　· 對較大修改，由各標(biāo)準(zhǔn)化組織提出，ITU-R WP8F討論，ITU-R大會(huì)通過；
　　· 對大修改，即完全新的技術(shù)，則必須由ITU-R大會(huì)批準(zhǔn)，由各標(biāo)準(zhǔn)化組織和ITU-R WP8F研究提出，再由ITU-R大會(huì)通過。

　　顯然，隨著今后技術(shù)的進(jìn)展，第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)將不斷更新和完善。

3 TDD和TD-SCDMA

　　在第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，國際上對無線通信中的TDD雙工方式第一次給予了高度重視，在CDMA和TDMA系統(tǒng)中都制定了TDD的標(biāo)準(zhǔn)。很多國家的營運(yùn)商都表示了首先選用TDD系統(tǒng)的愿望。其主要原因?yàn)樵谕瑯訚M足IMT2000要求的前提下，TDD系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

　　·各國對第三代移動(dòng)通信需要大約400MHz的頻譜資源，在3GHz以下，頻率資源是非常困難的。TDD能使用各種頻率資源，不需要成對的頻率；

　　· 第三代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占主要地位；而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，不對稱的IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又最重要。TDD方式特別適用于上下行不對稱，具有不同數(shù)據(jù)傳輸速率的業(yè)務(wù)；

　　· TDD上下行工作于同一頻率，對稱的電波傳播特性使之便于使用諸如智能天線等新技術(shù)，達(dá)到提高性能、降低成本的目的；

　　· TDD系統(tǒng)設(shè)備成本較低，將可能比FDD系統(tǒng)低20%~50%。

　　傳統(tǒng)上，通信界一般認(rèn)為TDD系統(tǒng)的主要問題是在終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離等方面：由于TDD系統(tǒng)采用多時(shí)隙的不連續(xù)的傳輸方式，對抗快衰落和多普勒效應(yīng)的能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD方式差；另一方面，TDD系統(tǒng)中的平均功率和峰值功率的比隨時(shí)隙數(shù)的增加而增加，考慮到耗電和成本因素，用戶終端的發(fā)射功率不可能很大，故通信距離（小區(qū)半徑）就比較小。如FDD系統(tǒng)的小區(qū)半徑可能達(dá)到數(shù)十公里而TDD系統(tǒng)一般不超過十公里。本文中，我們將說明，上述兩個(gè)問題已經(jīng)在TD-SCDMA系統(tǒng)中基本解決了。