信息产业部邮电规划研究院 吴立风
摘要：目前国际上许多国家已经完成或正在进行第三代移动通信系统经营许可证的开发工作，影响许可证发放数量的因素很多，在此主要是从频率的角度通过分析每个运营商3G组网所需的最小频率和现有的可以使用的频率资源来确定近期我国第三代公共陆地移动通信系统许可证的数量。
关键词：第三代移动通信系统 核心频段 FDD TDD 分数结构 宏蜂窝 微微蜂窝
目前，在电信发达国家，经批准进入市场的经营许可证的数量一般不受限制，但移动通信除外，因为这种业务会受到频率资源、地理条件、市场规模等各方面条件的限制，所以各国的相关管制机构对经营者数量总是严加控制。确定发放的移动通信经营许可证的数量不仅仅要考虑技术方面的因素，如频率资源是否足够等，还要考虑到是否利于竞争、规模经济等多方面的影响，在此我们主要是从频率的角度通过分析每个运营商组网所需的最小频率和现有的可以使用的频率资源来确定近期我国第三代公共陆地移动通信系统经营许可证的发放。
1.近期我国第三代陆地移动通信系统可以使用的频率
关于第三代系统频谱，早在世界无线电行政大会----WARC92大会上已经对全球在2GHz频带内确定了总共230MHz的频率：其中陆地部分170MHz、卫星部分60MHz，具体分配规定如图1所示。而陆地业务部分的频率又分为FDD方式和TDD方式：其中FDD方式：1920-1980MHz、2110-2170MHz共60×2MHz；TDD方式：1885-1920MHz、2010-2025MHz共50MHz。
由于移动通信用户的飞速发展和即将出现的高速移动数据业务，以前WARC92分配的用于IMT-2000的频率已经不能满足需求，经过多次会议的研究ITU-R M[IMT SPEC]报告得出结论：除去WARC-92已经确定的频率和各地区目前用于第一、二代移动通信系统的频率外，IMT-2000的陆地部分还需要再增加160MHz频率。
根据刚结束的WRC2000大会，IMT-2000陆地部分的扩展频段已经确定，分别为：806-960MHz、1710-1885MHz、2500-2690MHz，这3个扩展频段与WRC92确定的核心频段享有相同的地位。在这3个扩展频段中，我国除了有第一、二代的移动通信系统在使用外，还有一些广播、集群、微波等系统在作用，在近期这些扩展频段不太可能用于第三代系统，也就是说近期我国第三代陆地移动通信系统最有可能使用的频率最多只有170MHz（FDD:60×2MHz，TDD:50MHz）。
2.第三代公共陆地移动通信运营商的最小频率需求
为了保证网络的良好发展，第三代移动通信系统的运营者应该充分地利用有限的频率资源，同时相关政府管制机构也应该赋予他们足够的频率使他们能够采取灵活的组网方式来满足不同用户的不同业务需求。为了提高网络的容量和提供良好的服务质量，通常第三代系统的运营商都会采用等级小区的结构来组网，即整个网络将会由宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝组成。因为在移动用户活动的所有环境中中心商业区对频率的需求最大，因此下面仍以中心商业区为例来分析该地区运营商的最小频率需求。
整个分析基于以下的假设条件：
（1）使用的最小频率单位为5MHz/载波。它包括必要的保护带宽，具有相同的频谱效率，因此第三代系统可提供12个FDD（双向）和10个TDD载波；
（2）FDD模式：在移动速度慢时单载波所能提供的最大数据速率为2Mbit/s，所有环境都能提供384kbit/s的数据速率；TDD模式只在移动速度慢的环境使用，单载波所能提供的最大数据速率也是2Mbit/s；
（3）小区类型、移动速度、可得到的最大数据速率见表1。在靠近微蜂窝基站处有可以提供2Mbit/s的业务的可能（移动速率慢时）；
（4）话音和低速数据业务90％的业务量由第二代移动通信系统提供；
（5）三代运营商拥有相同的市场份额。该假设虽然忽略了有的运营商拥有更多市场份额的可能，但其它的假设更不可行。在估算三代运营商的最小频谱需求时不应出现由于分配的频率不够而影响运营商市场份额的情况，因此这一假设是比较合理的。
具体分析方法：
①根据第三代系统的可用频率确定多种频率分配方案；
②根据前面的预测和分配方案中运营者的数量求出每个运营者在每层应该承担的业务量；
③根据方案中运营者分配的频率得出每个运营者在每层可以满足的业务量；
④将上述两值相比较即可得出每个运营者每层的小区负荷，它表示的是在忙时信道的利用率；
⑤从实际出发，每层结构的小区负荷（上行和下行）应小于100％；
⑥结合其它方面因素如运营者的网络组织是否具有灵活性等最终确定合适的方案。
根据上述方法提出了8个方案，各方案的最大运营者数量情况如表2所示。
方案1：2×5MHz（FDD）/运营者，共12个运营者
在该方案中，每个运营者分配的频率为2×5MHz，最多可发入10个经营许可证。从上面的计算可以看出运营者的网络容量不能够满足用户的业务需求；此外，在多业务环境中为了提供速率达2Mbit/s的业务，2层的小区结构是必需的。而此方案运营者只有1个载波，无法提供2Mbit/s的业务，因此在同一时间为有不同需求的用户提供服务的灵活性大大降低。同时，在该方案中由于没有宏蜂窝层，要想实现无颖覆盖投资是非常大的，而且它不能够为快速移动的用户提供良好的服务。
因此，从技术角度来分析方案1是不可行的。
方案2：2×5MHz（FDD）＋5MHz（TDD）/运营者，共10个运营者
方案3：2×10MHz（FDD）/运营者，共6个运营者
这两个方案都采用2层小区结构：微蜂窝层、微微蜂窝层。从计算结果来看，它们的容量都能满足用户的业务量需求，但缺点在于缺少宏蜂窝层。没有宏蜂窝层就无法满足快速移动用户的通信质量要求，而且要想提供与目前第二代系统运营者同样的覆盖范围是非常困难的。
因此，这两个方案也不推荐。
方案4：2×10MHz（FDD）＋5MHz（TDD）/运营者，共6个运营者
该方案采用3层小区结构：宏蜂窝（1个FDD载波）、微蜂窝（1个FDD载波）、微微蜂窝（1个TDD载波），每个运营者分配25MHz频率，第三代的频率资源可供6个运营者使用。根据计算，在该方案中运营者的网络容量也能满足业务量需求；但是由于微蜂窝层只有1个载波，在某些地方提供高速的数据业务时可能会存在一些问题，也就是说网络组织起来灵活性不是很令人满意，所以方案4也不是一个最优的方案。
方案5：2×15MHz（FDD）/运营者，共4个运营者
该方案也是采取3层小区的等级结构，其情况与方案4类似，区别仅在于方案4的微微蜂窝使用的是非对称频段而此方案是对称频段。方案4的不足之处在方案5中也同样存在，而且它还有别的缺点：可以满足的运营者数量少于方案4，没有利用非对称频段的优势，在有效处理非对称业务时有些困难，因此方案5也不推荐。
方案6：2×15MHz（FDD）＋5MHz（TDD）/运营者，共4个运营者
该方案采用3层小区结构：宏蜂窝（1个FDD载波）、微蜂窝（2个FDD载波）、微微蜂窝（1个TDD载波），每个运营者分配35MHz频率，可发放4个第三代系统的经营许可证。它与方案4的区别只在于其微微蜂窝有2个载波，而方案4只有1个，由于它弥补了方案4的不足，我们认为该方案是比较可取的。
方案7：2×20MHz（FDD）/运营者，共3个运营者
3层小区：宏蜂窝（1个FDD载波）、微蜂窝（2个FDD载波）、微微蜂窝（1个FDD载波）。
方案8：2×20MHz（FDD）＋5MHz（TDD）/运营者，共3个运营者
3层小区：宏蜂窝（1个FDD载波）、微蜂窝（3个FDD载波）、微微蜂窝（1个TDD载波）。
方案7和方案8从网络容量，提供业务的全面性，网络组织的灵活性等各方面来看都能够满足要求，但相对于方案6而言，每个运营者分配的频率有所增多，如果频率是有偿使用，则运营者的经营成本就会增加，因此从经济方面考虑我们不推荐这两个方案。
综上所述，我们推荐方案6为优选方案，即第三代移动通信系统运营上所需的最小频率为2×15MHz（FDD）＋5MHz（TDD），发放的经营许可证数量为4个。
摘自《移动通信世界》2001.3期
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