对全球第三代移动通信频率规划的透视
发布时间:2006-10-14 7:55:53   收集提供:gaoqian
杨春青
  面向新世纪,随着通信技术的不断发展,能够提供多媒体业务的第三代移动通信已成为全球通信产业中最受人们关注的“亮点”。做好频率规划是发展第三代移动通信业务的基础,因此,世界各个国家都非常重视第三代移动通信系统的频谱规划工作。由于很多国家,特别是一些发达国家已将国际电联划分的IMT-2000 业务频段指配给了其它业务使用,因而这些国家在第三代移动通信业务频谱规划方面面临更大的困难,必须做大量调整和协调工作。

  2000年10月,美国总统克林顿签发“第三代移动通信频谱规划备忘录”?要求美国联邦通信委员会?FCC和商业部国家电信信息管理局(NTIA)在2001年3月做出规划建议的末期研究报告,6月底完成3G/IMT-2000的频谱选择工作。日本在1999年就颁布了引入第三代移动业务和核发3G业务频率执照的方针政策和原则,并为3G业务规划了使用频率。2000年10月,澳大利亚通信、信息技术和艺术部部长签发了重新划分800MHz和2GHz频段的声明,要求澳大利亚电信管理局在2001年上半年做好第三代移动通信频率规划。UMTS论坛( Forum)和其他国际组织也为3G/IMT-2000技术标准制定和频率规划做了大量工作。目前,已有三十多个国家核发了上百个3G移动业务频率执照,其中多数西欧国家已经或正在核发执照。部分国家已开通了试验网。本文分别就国际电联为IMT-2000划分的频谱,3G频谱规划方法,西欧、亚太以及美洲国家的3G频谱规划情况进行介绍。

  一、国际电联为IMT-2000 划分的频段

  ITU WARC-92 为 IMT-2000 划分1885-2025MHz 和2110-2200MHz 频段,称为“核心频段”。

  WRC-2000为 IMT-2000 划分1710-1885MHz 和 2500-2690MHz为主要的附加频段。

  WRC-2000 决定 IMT-2000 可以使用2G移动业务频段。即806-960MHz 频段。

  WRC-2000 决定IMT-2000 卫星业务可以使用3G以下现存MSS频段。

  WRC-2000 决定HAPS 可以使用IMT-2000核心频段,作为IMT-2000地面业务的基站平台。WRC-2000决定让ITU对上述新划分的频段的使用程序和标准进行研究。

  二、频率规划的方法

  ITU 为3G划分的频率大多数国家都已指配或正在指配给其它业务使用。同时,有的频段必须经过双边或多边协调才能使用,因此做3G频率规划的困难是很大的。首先,应根据本国的经济和无线电业务发展需要,预测或计算出频谱的近期、中期和长期需求量,按照国际电联的划分要求并结合本国的实际情况以及国外的经验来做规划。根据了解到的情况可以看出,多数国家对3G频率的规划和使用采取了以下的方法:

  一是尽量将现有业务转移到其它频段上,为IMT-2000/3G 业务腾出专用频段。这是一个最好的方法,但是必须花费很大的力量,用很长的时间进行协调和清频工作。同时,要对频率转移或重新划分造成的损失做必要的补偿。

  二是共用频率的方法,在将现有的固定业务尽量减少的情况下,与IMT-2000 业务以地理分割方式共用同一频段。这种方法困难比较小一些,比较容易做到,但必须解决互相干扰问题。这也只是一种过渡办法。

  三是随着现有业务的逐步减少,逐步将该频段转给IMT-2000业务使用。例如,将现有的蜂窝移动通信业务PCS、GSM等第二代移动业务频段用于IMT-2000第三代移动通信业务,从长远技术发展角度来看都是可行的。如果无线移动通信业务发展特别快,而专用频段的扩展又有困难的话,可以同时采用上述的几种方法。

  应当看到,由于频率重新划分和调整涉及的部门比较多,不但与电信业务经营商、设备生产商和用户有关,还与国家的频谱管理方针、政策和法规有密切关系。所以,频率管理部门在做频率调整时还要广泛征求上述各部门和公众的意见。频率规划确定后,还需要一定时间进行清频工作。多数国家完成3G频率规划都用了较长时间,对规划采取逐步实施的办法,以便逐步解决实施中遇到的问题。

  三、欧盟国家频率使用和3G 移动业务频段规划情况

  欧盟国家第二代移动业务频率使用情况和演变计划

  806MHz -960MHz 频段:欧洲现在主要用于GSM900 ?880-915/925-960MHz从长期来看,当GSM业务减少时 该频段可以逐步用于第三代移动通信业务。

  1710-1885MHz频段:在这个频段中,有GSM1800第二代移动通信业务(1710-1785/1805-1880MHz )和DECT(1880-1900MHz)的低段部分(1880-1885MHz)?以上用于公众移动通信业务的频率共有240MHz?当这些业务减少时,这些频段可以逐步用于第三代移动通信业务。

  欧盟15 国的3G/UMTS 频谱规划

  1997年CEPT?欧洲邮电会议的ERC?欧洲无线电通信协会决定按照ITU的无线电规则(RR)

  为UMTS?通用移动通信系统划分频谱。目的是促进欧盟国家第三代移动和无线电通信系统的协调发展和竞争。同时也制定了开发计划,要求在2001年进行试验并做好UMTS的开发计划,2002年初投入商用。

  频谱需求预测和计算

  UMTS的频谱需求分两部分,即地面业务和空间业务所需的频率。UMTS 论坛提出了地面移动业务频谱需求的预测计算方法。这种计算方法是以电信市场调查研究为基础得出来的。根据这种方法计算,地面业务的频谱需求为:2005年是403MHz?2010年是582MHz这里也包括2G业务的240MHz频段。空间业务的频谱需求?global hot spot? 2005年是2×123MHz ?2010年是2×145MHz。卫星移动业务频谱需求计算使用ITU第八研究组采用的方法(建议ITU-RM.?8/BL/13)进行的。对欧盟15国来说,空间业务所需频谱2005年为2×112MHz,2010年为2×123MHz。WARC-92 为3G划分的频段在2005年前,足够移动多媒体业务使用。如果2G和3G频谱都可以供操作者使用的话,欧盟15国在2005年和2010年之间地面业务所需的附加频谱是187MHz?空间业务所需附加频谱最多为60MHz。

  同时,UMTS 论坛业对每个地面业务操作者(每一个经营商)所需最低频谱需求做了估算:在最初阶段为2x15MHz?配对和5MHz ?不配对的频率。配对的为FDD模式?不配对的为TDD模式。这是考虑到,FDD在很多3G环境下,能够有效的工作,提供宽的覆盖范围和全移动应用。TDD模式能使操作者在网络应用上更具有灵活性,特别适用于短距离和低移动性系统并能以有效的方式支持所预测的业务的不对称性?使频谱得到有效利用。

? 3G/UMTS 业务频段规划

  欧盟国家3G移动通信频段规划基本是一致的,是由ERC决定的。除了DECT使用的15MHz 外都是ITM-2000业务频段。 UMTS /IMT-2000业务使用的频段为:1900-1980MHz、2010-2025MHz和2110-2170MHz ?共计155MHz。其中1920-1980/2110-2170MHz为配对频率,利用FDD 技术(也可以利用TDD技术),1900-1920MHz 和2010-2025MHz 为不配对频率,只能利用TDD技术。MSS在2GHz频段供UMTS/IMT-2000空间业务使用的频率为:1980-2010MHz和2170-2200MHz ,共计 60MHz。根据ERC的决定,在2002年初,至少有2x40MHz频段可以使用。在2005年有155MHz频段供使用,由市场需求决定。UMTS论坛还建议将2500-2520/2670-2690MHz 频段划分给MSS。但各个国家经济发展和通信发展情况不同,使用情况也不同。3G 移动通信(UMTS)的规划由于欧洲国家普遍使用GMS1800 和DECT? ITM-2000业务 频段中留给 UMTS 的频段就比较少了。

  西欧国家UMTS 频率使用情况

  欧洲国家如德国、芬兰、西班牙、荷兰、英国、意大利、奥地利、比利时、葡萄牙、瑞典、瑞士、挪威、法国、丹麦、卢森堡和冰岛等都已做好3G/UMTS的频率规划,已经发放执照71个,有的国家已开始经进行试验。

  四、亚太地区移动业务频率使用和规划

  亚太国家都按国际电联频率划分表的要求制定国家具体的第三代移动业务使用的频率规划,各国为IMT-2000规划了配对和不配对的频段。

  日本

  日本移动业务发展的很快,在2001年6月底,移动业务用户为6916.4万,其中PHS 为577.4万。占世界第三位。移动电话业务使用的频段有:810-828MHz?838-840MHz 843-846MHz?860-885MHz 893-895MHz和895-901MHz?见图7。

  日本邮政省(现已改名为日本总务省)为第三代移动业务所规划的频谱和欧洲国家大体相同,不同的是1893.5-1919.6MHz已划分给PHS 业务,最初阶段用户发展的非常快,目前基本稳定在500多万。日本在1999年公布了ITM-2000频率规划指导原则,征求公众的意见并制订出发放第三代移动通信业务频率执照的政策。

  日本将1920-1980/2110-2170MHz频段划分给第三代移动业务使用,为ITM-2000 /3G业务划分2x60+15MHz的频谱共计135MHz。日本邮政省为了保证公平,有效,合理竞争,规定每个地区必须有三个移动业务经营商,因此,以选美的方式已经发放三个第三代移动通信业务执照,并要求在2001年投入使用。

  新加坡

  新加坡信息产业非常发达,今年初移动电话普及率已达68.4% ?成为世界移动电话普及率较高的十强之一,加上固定电话,其电话普及率已达117%。

  为了进一步加快信息化步伐,新加坡信息通信发展局(IDA)在2000年已经制定3G移动业务频率规划,在2001年5月完成频率执照拍卖工作,3个电信经营商都获得第三代移动通信业务经营权。根据频率拍卖规则,中标者不仅具有频率使用权,也可以将频率出售给另一个经营商,但必须经过新加坡信息通信发展局IDA的批准,而且必须是用于3G业务。3G业务频率的具体规划如下:

  根据UMTS 论坛的建议,2x15MHz 配对和5MHz 不配对频段是支持高带宽和全多媒体能力的最佳频谱数量。新加坡畔⑼ㄐ欧⒄咕纸玻叮埃停龋停玻埃停龋直鹋涠院筒慌涠云德驶指常?移动业务。共分成四组。

  在上述频段中,两个PCS 频道?1956.25/1876.25MHz和1957.5/1877.5MHz已经指配给MobileOne公司。IDA要求该公司在2001年12月30日关闭网路并退回频率。在不配对的1895-1918.5MHz频段,已经用于室内无绳电话系统,IDA 正在与设备生产商协调将现存的系统在2001年12月31日移出。

  韩国

  韩国移动通信业务很发达,在2000年底,移动业务用户数已达2600万,已成为世界十强之一。第二代移动业务?CDMA使用的频段为824-849/869-894MHzAMPS业务在2002年被CDMA替代。集群业务频段为:806-824/851-869MHz。1750-1780/1840-1870MHz是PCS?CDMA频段。

  韩国已为IMT-2000 第三代移动通信业务使用的频谱做了规划,完全符合ITU为IMT-2000划分的频段。170MHz用于地面业务,60MHz用于空间业务。第三代移动通信业务很快投入使用。

  澳大利亚

  澳大利亚移动业务频率使用情况

  820-825/865-870MHz集群业务频段和1710-1755/1805-1850MHz PCS频段,详见图11。这些业务的频率执照在2000年都已经拍卖完了。825-845/870-890MHz为AMPS模拟蜂窝电话业务频段,2000年1月1日停止使用,重新划分给CDMA 蜂窝电话业务。已经发放了825-845/870-890MHz蜂窝电话业务频率执照,到2013年为止,以后允许开放IMT-2000业务。

  890-915/935-960MHz为广泛应用的GSM蜂窝电话业务频段,从长远原来看,当GSM业务逐步减少时,可以逐步被3G业务代替。

  澳大利亚第三代移动通信业务频谱规划

  澳大利亚在1999年12月发表了关于IMT-2000的咨询报告,向公众征求意见。提出IMT-2000的频谱规划以及频率执照的发放方法。正在重新划分2GMHz频段,为3G移动业务规划打下基础。初步方案有两种:方案A1X5MHz有4组为不配对频率。2X5MHz有12组为配对频率,分别供部分城市,地区或全国使用。方案B? 不配对的频率1X5MHz有4组。配对的频率2X10Mhz有4组(2对),2X5MHz有4组(2对),广泛征求意见后,才能确定,然后进行拍卖。ACA将2GHz 频段重新划分供IMT-2000 使用。征求意见后,采取方案B,具体频段规划如下:

  1900-1920MHz 频段供各州和首都使用;

  1920-1980MHz 和2110-2170MHz 配对供Syd? Mel,Bnc,Per ?Dwn 各市使用;

  1935-1980MHz 和2125-2170MHz 配对供Can? Hob? Dwn 各市使用;

  1960-1980MHz 和2150-2170MHz 配对供各地区使用。上述划分和频段安排见图12。

  上述频段划分为58组,在2001年3月22日拍卖结束,共拍卖48组频率,即48 张执照 ,有6个经营商中标获得开展3G业务的频率使用权。共收入11.689亿澳元。

  五、北美地区频率使用和规划情况

  美国

  美国移动通信业务很发达,移动电话用户在2000年底已达1.1亿,占世界第一位。移动业务使用非常广泛,频率也很紧张,所以频率规划比较困难。美国已将IMT-2000的核心频段中的1850-1990MHz频段用于宽带PCS。美国为了保持移动业务在世界上的领先地位,克林顿总统在2000年10月13日签署了制定第三代移动通信业务频率规划的备忘录,要求加快频谱规划,以便满足人们对移动话音、高速数据和多媒体以及互联网的无线接入的需要,并指示联邦政府部门FCC和商业部国家电信和信息管理局NTIA 负责做好频谱规划。指示FCC 在2001年6月份为第三代移动业务选好频率,在2002年9月30日前通过拍卖方式确定经营商。2000年11月15日和2001年3月20日,FCC和NTIA分别发表了对2500-2690MHz 和1755-1850MHz 频段的中期和末期研究报告。现将报告的主要建议做以介绍。

  FCC的中期报告主要是将其管理的2500-2690MHz频段的现用情况以及今后建议做了介绍。该频段的现用业务是多信道多点分配系统(MMDS)和教育电视固定业务?ITFS。现有33个6MHz带宽的信道,或198MHz频谱划分给MMDS和ITFS。MMDS使用2150-2160MHz频段的两个信道,MMDS和ITFS 共用2500-2686MHz频段。MMDS已有2500用户。ITFS 也有大量用户。但是,FCC仍建议在此频段中划出90MHz给IMT-2000业务。具体方案有三种。

  FCC在末期研究报告中的规划建议和中期报告的建议基本相同,增加了2500-2690MHz 频段重新划分后,该频段的业务向那些频段转移的建议以及所用成本的预测。所需成本包括频段重新划分,设备投资,营运费增加等费用,大约在五至十年内需要200亿美元。可见3G频谱规划是多么困难。

  NTIA的中期报告是对1710-1850MHz频段的使用情况以及今后建议做了介绍。 1710-1755MHz频段以主要业务划分各联邦政府的固定和移动业务:点对点微波通信,军事战术无线电中继,机载遥测系统。根据1997年平衡预算法的要求该频段应划给商用,在2001年1月1以后开始拍卖并在2002年9月30日完成。因此,NTIA决定将该频段(45MHz)转给 FCC做商用,计划给IMT-2000 业务使用?从2004年生效。但FCC根据1993年综合预算调和法的要求联邦电力公司所有微波通信设备继续工作在该频段上,并保护不受干扰。1755-1850MHz频段有联邦政府四种无线电业务:空间业务(遥令,跟踪,遥控),中容量微波业务,航空移动应用等,目前无法腾出该频段供IMT-2000业务使用。

  在末期报告中对该频段的规划提出三种方案:

  方案一 带内配对——将 1710-1755MHz频段转给FCC商用,但应与NTIA政府部门的部分业务共用,FCC可以将该频段供IMT-2000地面业务使用。1710-1755MHz频段(移动发)与1755-1850MHz频段中的1805-1850MHz(基站发) 配对使用。

  方案二 带外配对——将1710-1790MHz频段给FCC,供IMT-2000业务与政府的部分业务共用, 分三个阶段实施:第一阶段,将1710-1755MHz频段供IMT-2000业务使用。第二阶段,将1755-1780MHz 频段供IMT-2000业务使用。第三阶段,根据市场需要,将1780-1790MHz频段供IMT-2000业务使用。共计有80MHz供IMT-2000使用。 上述频段可以与2110MHz频段或以上频段配对使用,例如与2110-2150MHz和2160-2165MHz频段配对使用。

  方案三 专用频段,带外配对。也就是将联邦政府的业务从1710-1755MHz 频段移走,使1710-1755MHz 频段供IMT-2000业务在全美国专用,与2110MHz频段或以上频段配对使用。这是最好的规划方案,也是最难并且需要较长时间才能实现的方案。预计需要三至十年才能实现。具体规划情况见图14。

  不管实现那种方案都是非常困难的,NTIA 在末期报告中已提出了频谱重新划分的代价是非常大的。第一方案估算需要34.48亿美元,第二方案需要45.48美元,第三方案需要21.92美元。

  FCC和NTIA 在对末期研究报告广泛征求基建的基础上将于6月底完成3G 频谱选择工作。

  1850-1990MHz频段:用于PCS 业务,现已拍卖完毕 ,仅宽带PCS的C和F 频段在今年一月的拍卖中有35个经营商中标,共拍卖了422个执照,收入168.57亿美元。 FCC将制定规则,认为PCS将来能够满足第三代移动业务的需要。今后可以用这些频段开展3G 业务。

  1900-2025MHz频段最近重新划分给卫星移动业务,期望能部分的满足3G业务的空间业务部分的需要。

  2110-2150MHz频段,根据1997年平衡预算法(BBA-97)的要求该频段应重新划分,并在2002年9月30 日以竞争投标方式指配给经营商,供第三代移动业务使用。

  2165-2200MHz频段:最近FCC 将该频段重新划分给卫星移动业务,可供IMT-2000 空间业务使用。

  746-806MHz频段:FCC根据BBA-97法 的要求将746-806MHz ?60-69电视频道重新划分,特别是将746-764MHz和776-794MHzTV 60-62和64-66频道的36MHz频谱重新划分给固定业务,先进移动业务和新的广播业务做商用。其中有6MHz 为保护带,其余30MHz频谱通过拍卖方式用于第三代移动通信业务。6MHz保护带在去年9月份拍卖完毕,收入5.198亿美元。中标者代表新型FCC执照持有人--“保护带管理者”。保护带管理者有权对拥有的频谱进行细划分并为增值租给第三者使用,包括商用和专业无线使用。FCC主席说“保护带管理这是频谱管理的一种革新和有效方式”,并将促进美国二手频谱市场的发展。目前,其余30MHz频段正在进行拍卖。

  806-960MHz 频段:该频段使用很拥挤,806-821/851-866MHz划分给集群通信业务(SMR)使用?824-849/869-894MHz用于蜂窝移动电话业务。FCC计划制定有关规则,考虑现存的SMRs 和蜂窝无线通信业务能够满足3G移动业务的需要。同时也考虑将806-960MHz频段的部分频谱划分给其他业务使用。

  824-849/869-894MHz 用于蜂窝移动电话业务。FCC计划制定规则,考虑现存的SMRs 和蜂窝无线通信业务能够满足3G移动业务的需要。同时也考虑将806-960MHz频段的部分频谱划分给其他业务使用。

  加拿大

  加拿大的移动业务频率使用情况和美国的使用情况大体相似,800MHz 蜂窝电话业务最初也是AMPS ?后来利用CDMA ?ANSI-95和TDMA?ANS桑保常叮犞剖健#校茫右滴袷褂玫钠刀危ǎ保福担埃保梗保埃保梗常埃保梗梗埃停龋┖兔拦恢拢阌诤兔拦骱吐危灯淄技迹保怠#校樱?业务利用GSM 和CDMA ?ANSI-95B以及TDMA?ANSI-136制式。为了进一步促进PCS业务的发展和促进第三代移动通信业务(3GPCS)的开展,将其中的C(30 MHz )和E?10MHz 组频段拍卖,共分62组,有5个公司中标,已拍卖52组,即52张执照。共收入14.81亿加元。PCS将逐步向3G 过渡,被称作3G PCS,为3G的开展打下基础。1910-1930MHz 频段为免执照的PCS 业务,将来这些频段都可以向3G 业务过渡。加拿大已发放了IMT-2000业务试验的执照。并将ITM-2000业务的核心频段中的2x15MHz和2x5MHz 频谱划分给第三代移动通信业务在全国使用。

  加拿大最近向全国发布了“关于将746MHz -806MHz 广播频段用于移动业务的咨询公告”,拟将这段频谱以主要业务供第三代移动通信业务使用。欧盟国家也在做这方面的工作。将部分广播业务频段划分该移动业务使用已成必然趋势。

  六、 结束语

  通过上面的介绍,我们可以得出如下结论:

  1.各个国家对3G移动业务频谱规划都非常重视,特别是美国总统在2000年10月签署第三代移动业务频率规划的备忘录,要求加快3G 移动频谱规划,以便继续保持美国在移动业务领域的领先地位。

  2.频谱规划既要有近期规划也要有长期规划,应为今后技术和业务发展留有余地。目前虽然已有20 多个国家发放了近100个3G频率执照,但这仅是规划频谱的一部分,为3G业务今后发展或4G的应用做好准备。

  3. 各国频率主管部门为了做好频率规划,成立了频率规划组织机构,例如澳大利亚的3G移动通信工作组和技术联络组以及英国的UMTS 拍卖咨询组等。充分发挥社会各部门和技术人员的力量,为频谱规划做出贡献。

  4. 为移动业务规划新的频段,以满足移动业务高速发展的需要。目前已有美国和加拿大等国家正在做将700MHz 广播频段划分给移动业务的规划工作。FCC已将746-806MHz ?60-69电视频道重新划分,特别是将746-764MHz和776-794MHz ?TV 60-62和64-66频道的36MHz频谱重新划分给固定业务、先进移动业务和新的广播业务做商用。其中有6MHz 为保护带,其余30MHz频谱正在准备通过拍卖方式供移动业务使用

。   加拿大最近向全国发布了“关于将746 -806MHz 广播频段用于移动业务的咨询公告”,拟将这段频谱以主要业务供第三代移动通信业务使用。欧盟国家也在做这方面的工作。将部分广播业务频段划分该移动业务使用已成必然趋势。

摘自《中国无线电管理》
 
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