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移动通信标准进展
王伟
---- 最近几年，移动通信技术发展得非常快。在这个过程中，第二代移动通信标准起到了至关重要的作用，但现在的无线移动通信只能够为用户提供电话服务和低速率的数据服务。随着
Internet在全球的空前普及，Internet多媒体技术和通信技术的融合已经成为未来移动通信技术的发展趋势。为了满足移动用户不断增长的业务需求，移动电信业开始积极研究和部署第三代移动通信系统，未来将能够为用户提供多媒体、分组交换和宽带移动访问等新的服务，这就是所谓的第三代全球移动通信系统IMT2000。在第三代移动通信技术的发展过程中，制订和协调第三代移动通信的标准问题正成为世界各国和国际电信联盟首先需要解决的一个问题。
第二代标准
----移动通信已经经历了以AMPS、TACS为代表的第一代模拟移动通信、以GSM、DAMPS和PDC为代表的第二代数字移动通信，现在正向着第三代移动通信技术IMT2000演进。在20世纪80年代末期和90年代早期，移动通信业开发了多个第二代的数字蜂窝通信标准。
----GSM
----新的泛欧数字蜂窝移动通信标准的开发是从1985年开始的。GSM如今已经发展成为全球最重要的第二代移动通信标准之一，不管是在用户数量还是在覆盖范围方面都是如此。GSM是一个8时隙的、时分多址访问（TDMA）系统，它的载波间距是200kHz，双工间隔为45MHz。GSM规范的制定考虑了与ISDN标准的一致，因此在服务上相当于一个移动的ISDN（综合业务数字网），它能够支持多种服务。GSM也定义了对移动环境中的智能网（IN）支持，如虚拟家庭环境以及许多高级的数据服务等。当前，在GSM中也可以集成分组无线服务（GPRS）。
----TDMA/136 当初开发TDMA/136的目标主要是提供数字化模拟高级移动电话服务（AMPS）。它主要是1988年美国电信业协会（TIA）针对美国用户的需求而定义的。为了保证同AMPS的兼容，TDMA规范规定了一种3时隙的TDMA方案，其载波间距为30kHz。
----PDC
----个人数据蜂窝（PDC）规范的开发是由无线工业和广播协会（ARIB）于1990年起草的。为了确保与日本模拟系统的兼容，在3时隙的TDMA方案中规定了25kHz的载波间距。
----CDMA/IS-95
----窄带码分多址访问（CDMA）IS-95规范规定了1.25MHz 的载波间距，用于电话服务。TIA于1991年开始定义这个规范。
----以上第二代无线通信标准都定义了一个独立的能够为移动终端用户提供线路交换移动电话服务的系统。除了话音服务外，这些系统还支持一些补充业务和低速率的数据服务。这些标准在第二代移动通信的发展过程中都起到了十分重要的作用。
第三代标准需要解决的问题
----Internet的快速增长和普及为移动多媒体信息服务奠定了良好的市场基础。问题的关键是如何将移动通信与Internet和其他的多媒体应用无缝地结合起来。为了解决这个问题，第三代移动通信标准必须解决以下几个方面的问题：
----移动多媒体接入和管理
----第三代移动通信的一个显著特点是提供移动Internet多媒体接入服务，IMT2000必须满足多速率、多环境、多业务的要求。移动多媒体服务要求第三代无线通信具有足够的灵活性，即能够经济有效地支持具有不同需求的不同服务，如不同的比特率（恒定比特率和可变比特率）、实时和最佳服务以及分组交换或电路交换服务等。
----全球覆盖和国际漫游
----全球经济的日益一体化，迫切需要有一个全球统一的移动通信系统。第三代无线通信必须提供全球覆盖，包括使用覆盖全球的巨区、广域覆盖的大区、城市覆盖的小区、覆盖户内的小区等。IMT2000要能够提供峰值比特率服务（384kbps
的全球覆盖以及2Mbps的地区覆盖）以及各种混合服务。
----频谱分配
----第三代无线访问必须以一种经济有效的方式使用无线频谱和网络资源。地球上的不同地区所分配的频谱是不同的。而且，不同网络运营商之间频谱的可用性差别也很大。在全球的许多地区，新的频谱在国际电信联盟（ITU）定义的2GHz
的IMT2000频段内进行分配。根据ITU的推荐，欧洲将分配1920MHz～1980MHz和 2110MHz～2170MHz频段用于频分多址复用（FDD）服务，1900MHz～1920MHz和
2010MHz～2025MHz频段用于时分多地址复用（TDD）服务。在日本，FDD的分配与欧洲相同，但没有为TDD分配频谱。而美国的频谱分配又与欧洲和日本不同，因为2GHz频段的几部分已经被分配供个人通信服务（PCS）系统使用（见图1）。
----尽管有些频谱在某些地方已经被保留用于IMT2000 服务，但这并不意味着类似的服务不能在其他的波段提供。如，EDGE（GSM和TDMA/136
的过渡方案）和多载波cdma2000（IS95的过渡方案）都支持主要的IMT2000服务。
----第二代移动通信到第三代移动通信的平滑过渡
----要想取得成功，第三代移动通信系统必须在第二代移动通信系统的基础上平滑地过渡，这样就要求最大限度地利用第二代系统的现有投资，逐步地将多媒体业务引入到移动通信系统中。因此，在制订第三代移动通信标准时必须考虑到第二代标准的过渡需求。比如说对于现有的四个独立的第二代标准GSM、TDMA、PDC和IS
95，就有可能需要提供不同的过渡方案。
第三代标准家族
----在过去十多年里，ITU无线通信小组（ITUR）已经建立了全球第三代移动通信标准的基本框架。从90年代早期开始，业界开始积极研究第三代移动通信标准和技术。在1998年ITUR征求建议时，提出了十个主要的待选建议，它们分别是日本ARIB提交的J:WCDMA、欧洲ETSI提交的UTRA/TDD、欧洲ETSI提交的EP
DECT、美国TIA提交的WIMS WCDM A、美国T1P1提交的WCDMA/NA、美国TIA 提交的cdma2000、美国TIA提交的UWC136、韩国TTA提交的CDMA
I、韩国TTA提交的Global CDMA II和中国CATT提交的TDSCDMA。尽管这些建议是由不同的标准机构提交的，但其中有几个建议相当相似。此外，欧洲电信标准委员会（ETSI）还提出了用于IMT2000的UMTS的全球无线接入（UTRA）接口。
----需要指出的是，在欧洲开展对宽带CDMA（WCDMA）研究的同时，日本、韩国和美国已广泛开展了对WCDMA的研究。这些国家的标准化机构都根据自己国家的实际情况提出了自己的WCDMA建议作为IMT2000的待选建议。各国在提交自己的WCDMA建议时进行了大量的合作和协调，因此，上述提交的十种WCDMA
建议或多或少都有相同之处。现在各个地区标准化机构ETSI（欧洲）、T1P1（美国）、ARIB/TTC （日本）和TTA（韩国）已经加入到第三代伙伴关系项目（3GPP）中，因此最终将只会保留一个统一的WCDMA标准。
----在以上十种待选建议中，WCDMA、cdma2000和UWC 136属于FDD方式，而欧洲的UTRA/TDD、中国的TDSCDMA以及欧洲的EPDECT
属于TDD方式。自从这些建议提交给ITU以后，业界和标准化机构对各种IMT2000待选建议进行了大量的协调，并且在某些方面达成了共识。
最新进展
----运营商协调小组（OHG）最近发起了一次协调活动，OHG 是一个由提供各种第三代系统（GSM、PDC、IS136和IS95）的主要运营商参加的组织。
----这个小组讨论的焦点是基于CDMA的第三代系统： UTRA FDD和TDD、cdma2000和TD-SCDMA。在这一次会议上，OHG确定了第三代移动通信标准的框架结构。
----1.基于CDMA的无线接口必须有三种模式：直接序列扩谱CDMA（DS）模式、多载波CDMA（MC）模式和时分双工（TDD）模式。
2.必须有两类核心网络：基于GSM的核心网络（包括电路交换GSM和分组交换GPRS）和基于ANSI41的核心网络，包括电路交换网络和分组交换网络。
----3.所有的无线接入网络模式必须能够连接到两种核心网络中的一种（图2）。
----后来，OHG就基于CDMA的第三代系统又达成了以下一致：
----1.直接扩谱CDMA模式必须以3GPP最终确立的 WCDMA为基础，这需要对现有的规范作少量修改；
----2.WCDMA标准必须进行适当的修改，以便于它和ANSI 41网络的连接；
----3.多载波模式必须基于由3GPP2确定的多载波 cdma2000模式；
----4.多载波cdma2000规范还必须进行适当的修改，以便使得有可能允许多载波cdma2000网络与GSM网络的连接；
----5.TDD模式必须基于UTRA TDD模式，目前正在进行 UTRA TDD模式和中国的TDSCDMA系统的协调工作，这是中国提交的移动通信标准第一次被国际电联组织采纳；
----6.TDD规范必须允许GSM网络和ANSI41网络之间的互通互连。
----对于提供第三代服务的运营商来讲，移动通信系列标准必须适合所有的频谱和过渡方案。要想实现这一目标，必须对各种第三代移动通信标准进行协调，以最大限度地减少移动接口技术的种类。在OHG的协调努力下，全球移动通信业就频谱和过渡原则等问题规定了第三代移动通信标准的四类主要的需求。
----1. 使用双工波段的新的或修改过的成对频谱覆盖第三代移动服务区域。这一类型服务需要新的更灵活的无线访问技术，它们要针对多媒体进行优化，并且能够最有效地利用新的或修改后的频谱波段（至少2.5MHz）。最适合于这一类的技术是正在由3GPP开发和协调的WCDMA方案。
----2.新的或修改后的不成对频谱。对于不成对频谱波段， TDD是唯一可行的方案。
----3.TDMA频谱过渡方案。EDGE是定义来支持TDMA 波段（GSM或TDMA/136）向第三代移动通信过渡的，它引进了高级调制和链路自适应技术，能够在使用相同频率的情况下大大提高TDMA的比特速率。与时隙聚合和分组交换技术一起，EDGE成为在TDMA系统（GSM或TDMA/136）基础上过渡到第三代移动通信系统的最有效的技术。
----4.CDMA/IS95频谱过渡方案。为了将宽带服务引入到现有的IS95频谱中，业界还定义了一个频谱交叠方案，这个方案使用一个1.25MHz
的载波（1X）或三个1.25MHz的载波（3X）用于下行链路。使用这个频谱交叠方案使得第二代和第三代服务可以共存于相同的频率中。
----总之，经过多次协调之后，在如何从现有的第二代系统成功过渡到全功能的第三代系统这个问题上，ITUR已经就必须有一种基于TDMA的模式和三种基于WCDMA的无线接口模式以及两类核心网络达成了一致。一种基于TDMA的模式就是确定了针对GSM和TDMA/136过渡到第三代系统的标准技术EDGE，它也可以称为是第三代的TDMA标准。第三代CDMA标准的三种模式就是基于WCDMA的直接序列扩谱模式、基于cdma2000的多载波模式和基于UTRA
TDD的TDD模式，目前，3GPP和 3GPP2标准化项目正在制订不同的第三代CDMA模式的细节，以便最终提供一个完整的规范。
《计算机世界日报》2000.07.10
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