陈如明
摘 要 针对目前全球3G的实施和演进发展中存在的问题，分析了3G前后向兼容的演进轨迹及中国宽带无线接入和新一代移动通信的频率规划问题。
关键词 GPRS/EDGE 宽带无线接入 3G W-CDMA
一、移动通信的发展历程
目前，3G业务的运行在全球普遍推迟。2.5G的加强运作及其增强型方案的出台，实际上已步入3G+时代。4G的基本概念与框架结构的研究也已启动，处于2.5G及3G+/4G夹击下的3G似乎已呈现步履艰难的局面。因而，正确分析和处理3G的演进与发展问题，已成为重要的研究课题。
纵观移动通信的发展历程，迄今已经历了五个阶段。头两个阶段为公众移动通信尚未大规模发展时期，历时分别约为30年和20年。之后，进入了1G和2G时期，现在已进入3G时期，包括其应用重叠期在内，均约为15～20年。就第三代移动通信而言，提出FPLMTS概念是1985年。即使以1992年WARC大会确定的基本频率划分配置为里程碑，迄今亦已过去了大约10年时间，进入成熟应用期仍需3～5年。2005年以后，再考虑其与3G+/4G的重叠应用，届时仍将持续15～20年。目前，针对3G标准框架下的试验设备已较成熟，可逐步进入技术试验、商用试验及商用阶段。结合动态市场与技术演进暴露出来的性能不足问题，加上竞争和利益的驱动，借助宽带无线接入基本技术的新进展，增强2.5G，启动3G+/4G，将是向前演进的正确发展道路。
在日本，DoCoMo公司依然雄心未已，试图以i-Mode为基础，以3G为契机，彻底改变2G时代PDC制式未成全球标准的被动与失利局面，积极启动其4G研究，把握3G向前演进的主动权。以Qualcomm为代表的北美集团则以IPR和Internet数据传输的飞速增长为动力，借助8PSK/16QAM高效调制，构成cdma2000 1X EV-DO的纯数据传输HDR方式，使峰值数据速率突破2Mbit/s，达到2.4Mbit/s，数据容量达614kbit/s，相当于cdma 2000，1X Release A的峰值数据速率。2000年11月，由3GPP2将数据与语音同时传输的cdma2000 1X增强型方式（cdma2000 1X EV-DV）中的8种技术融合为四种，即iflex（Nortel Network），L3QS（LGE，LSI，Lucent，Qualcomm，Sumsung），LAS-CDMA（CWTS）和1X TREME（Nokia，Motorola，Texas Instrument，Philips），采用16QAM/64QAM等效率更高的调制方式，使峰值数据速率达到5.2Mbit/s或更高，从而构成了对GPRS/EDGE-WCDMA的挑战，挽回了3G标准化中北美集团的被动局面，突出了市场定位下技术演进的重要性。而欧洲集团则一方面以GSM巨大后向兼容市场实力为基础，巩固其WAP/x-HTML-GPRS/EDGE-WCDMA的2.5G应用开发及其前向演进攻势。同时，利用M-QAM高效调制与一整套自适应信号处理技术，提出了HSPA（HSDAP/HSUPA）等更高速率提案，使峰值数据速率可高达10Mbit/s以上，并于2001年3月中旬，由EriCSSon、Nokia，Siemens，Alcatel，Motorola等发起成立了WWRF论坛（Wireless World Research Forum），进行4G研究工作，从而启动3G→3G+/4G的演进研究。同时，ITU-R WP8F的WG-Vis（Vision）远景工作组PDNR与RSPC从标准化角度协调这些研究的进展，使之适应3G由IMT-2000向增强型演进，或后IMT-2000向新一代4G移动通信系统演进。
二、全面修订中国无线电频率划分规定
1982年9月，原国家无线电管理委员会颁发了“无线电频率划分规定”（试行），尔后虽出台了一些较为详细的管理规定，但一直未作全面修订。20世纪80年代中期以来，随着无线电通信事业的飞速发展，全球电信环境急剧变化，无线电新业务层出不穷，不断涌现。原有的“无线电频率划分规定”已不能反映我国频率划分及频率规划的实际情况，更不能适应市场经济环境下，未来无线电通信发展的紧迫需要。于是，信息产业部无线电管理局遵照上级的部署与要求，积极组织对1982年版的“无线电频率划分规定”进行全面修订。鉴于该频率划分规定是以频率的划分、分配、指配及其细节规划为基础的纲领性文件及总框架，有其独特的重要性，同时修订调整频率的划分限界、主次业务划分、附加划分、替代划分及相应脚注，都涉及各类无线电业务的发展及部门利益，必然产生许多阻力与矛盾。如何妥善解决这些矛盾，需要认真思考并采取一系列切实可行的策略与措施。为此，确定了下述基本思路：
(1)要确定基本指导思想及指导、协商、讨论的基本原则，提出合情合理并一致认同的具体的原则性要求。
(2)在这些指导思想、基本原则与具体要求前提下，组织各部门进行充分协调、讨论与磋商。
(3)组成一个层次高、有权威性的无线电频率规划专家咨询委员会，其成员应摆脱部门利益，本着对国家和民族负责的精神，以超然、公正和客观的态度，站在一定高度，全面分析判断国内外形势，进行科学的咨询与决策建议，以有效地促进虽经过多次协调、讨论与磋商但仍存在分歧的问题的解决。专家咨询委员会包括其高级顾问在内，由20名正教授级以上的中国科学院/中国工程院院士，军队和地方部门的知名无线电专家/学者所组成。
经过全国各部委的十余次协调讨论及“无线电频率规划专家咨询委员会”的两次咨询审议，最终完成了对1982年版本的“无线电频率划分规定”（试行）文本的全面修订。经过修订，“无线电频率划分规定”将适应全球信息/电信新环境下，中国市场经济的发展需求与各行各业的实际需要，并与国际电联出版的1998年版“无线电规划”的最新版本和WRC-2000通过的最后法案文件接轨。
新的无线电频率划分规定作为各类无线电应用业务及各种频段的频率使用规划的基础性/纲领性文件及总框架,报经上级领导部门，包括国务院及中央军委最高领导部门签批通过后，再一次完成了编辑、核查和审定，现已向社会公布，并将以中/英文两种版本正式出版。
三、宽带固定无线接入与新一代移动通信的关系
固定无线接入比移动通信更容易操作，智能天线、软件（定义的）无线电以及一系列现代编码调制及自适应信号处理技术，可使功率/频谱得到有效利用，往往在固定无线接入中首先试验与装备应用。因而，固定无线接入往往成为新一代移动通信的技术先导。对第三代之后的第四代移动通信系统结构的重要设想，是将各种新老交替的无线通信接入手段（包括新一代FWA技术及移动通信技术、多媒体广播技术和Bluetooth Pico-cell接入技术）组合起来，借助于中介会聚桥接适配系统，与以IP为基础的核心网相连接，构成第四代移动通信系统的框架，从而形成固定与移动的有机融合。
四、新一代宽带无线接入的频率规划
1.已投入业务的无线接入频段的频率再规划
(1)固定无线接入与移动业务的区别
固定无线接入亦称无线本地环路（WLL），其主要作用是在一定条件下，提供本地交换局至终端用户之间的通信服务 ，但不提供局间漫游服务，以区别于移动业务的运行。在建筑物内或局部区域，可通过移动终端提供漫游式低速移动服务。
(2)8GHz频段TDD模式的无线接入
在1710～1880MHz的DCS/GSM1800HMz频段内，存在着TDD运行的收发保护间隔（1785～1805MHz），可作为TDD模式的无线接入。已发布的频段为1800～1805MHz，以SCDMA TDD模式供公众网或专用网的无线接入用。同时，亦鼓励采用具有高效接入系统性能的OFDM（此种方式可统称为（x）OFDM（y），即利用各项先进处理手段的OFDM方式）TDD模式进行技术试验，以检验其应用可行性。
(3)1900～1920MHz频段按TDD模式由下述几种制式进行频率共用
①1900～1915MHz，PHS；
②1905～1920MHz，DECT；
③1908～1915MHz，TDMA/CDMA TDD；
④1915～1920MHz，Cordless DECT。
所有这些，目前均为窄带运行模式。其中，PHS较为市场所看好，它是特定运行环境下的产物，已超越原先定义的WLL固定业务范畴，而演变为一种区域漫游的移动业务。目前，对管理规则、资费政策等方面的争议，正在协调整合中。此频段的窄带运用目前尚未宣布其截止日期，但迟早是要确定的，以促使其向TDD宽带移动通信过渡。
(4)FDD可采用TDMA或CDMA方式
为确保IMT-2000核心频段的频谱要求， FDD WLL在该频段运行仅是临时性规划，只能使用至2002年底。为避免运营企业蒙受不必要的经济损失，近年来已严格控制在该频段内设置WLL。如确需设置，也必须报信息产业部审批。近期，信部无[2001]522号文件“关于清理1885～2025MHz及2110～2200MHz频段有关问题的通知”再次重申，FDD WLL频段的频率使用有效期截止到2002年底，期满后将无条件收回，今后不再办理上述频段的相应无线电发射设备型号核准证。从2002年1月1日起，停止办理此频段内无线电发射设备（包括CKD和SKD）的进口审批手续。
(5)ISM频段的扩频SS系统接入
2.4GHz频段(2400～2483.5MHz)和5.8GHz频段（5725～5850MHz）的接入效率较低，目前仍按发放电台（站）的执照方式进行有序管理，限制其作点对多点或网状结构的应用，以便为蓝牙、室内无线局域网、数字无线电话及无线自动识别、数据采集等短距离、微功率、无执照系统在2.4GHz频段内同时运行创造较好的环境。
2.新的中高速（中宽带）无线接入频率规划
根据信息产业部无线电管理局信部无[2000]88文件要求，3400～3430MHz/3500～3530MHz共2×30MHz的频带拟供FDD方式中的高速无线接入使用。经过技术试验及电磁兼容分析，若证明FWA系统与卫星C扩展频段有频率共用之可能，并确定了共用条件后，可根据FWA的技术发展与市场需求，研究和确定FWA系统如何在3400～3600MHz频段内实现与卫星系统的频率共用。若证明两者之间不可兼容，或为避免相互干扰，FWA系统将于2005年底前退出3400～3600MHz频段。因此，对2×30MHz频段应予珍惜，使其得到充分有效的利用。运营商、制造厂家与管理部门等应共同努力，积极促成3400～3600MHz频段的频率共用。北京、天津及厦门的窄带及中宽带无线接入试验结束后，面对商用频率进一步分配的巨大压力，以单一的行政审批手段分配极其有限的频谱资源，已不适应众多电信运营商及有志从事电信业务的经营企业对有限资源分配的需求。经仔细分析研究后，信息产业部决定对3.5GHz频段地面固定无线接入系统的使用频率采用评选（招标）方式进行分配。为了稳妥，先选取有代表性，但又不是最敏感的五个城市，即南京、厦门、青岛、武汉、重庆（其中，既有直辖市，又有省会城市）进行了试验。在此基础上，拟再向全国另外32个省（区、市）级大城市及计划单列市以评选（招标）方式进行频率分配。如有可能，还拟推进卫星及无线电定位系统等频率的共用研究与试验规划，争取使该频段能得到进一步扩充，以满足中宽带无线接入的巨大需求。
3.高频段宽带无线接入频率规划
高频段宽带无线接入目前仅考虑LMDS，技术试验已接近结束。根据已有的无线接入频段，并结合我国无线电频率划分的具体情况，相应的试验频段拟采用26GHz及38GHz，由运营商与制造厂家联合，分别在广州、上海、北京、重庆、武汉、杭州、大连、青岛、深圳、珠海、绵阳等地全面展开试验。在补充进行雨衰影响试验后，技术试验将进入评审阶段。LMDS的频率规划与试验工作在充分分析和参考美国、欧洲的经验教训基础上，结合中国的实际频率划分与业务分布状况，首先以雨衰性能相对优良的26GHz频段、2.3GHz带宽的大块频谱作为LMDS主用频谱，这将有利于国产化的实施。38GHz频段作为协调更短距离的高密度应用。基本频带宽度按3.5MHz×N方式递增，基本容量效率应≥4×2.048Mbit/s/7MHz。26GHz频段的试行FDD频谱限界规划为：中心站下行24.507～25.515GHz，远端站上行25.757～26.765GHz。
4.Bluetooth/Pico-cell的无线接入频率规划
目前，Bluetooth使用的是2.4GHz ISM频段。但我国在该频段存在领有执照的SS扩频业务。在该频段内进行蓝牙、无线局域网、SS等业务频率共用的实际测试后，颁发了2.4GHz频段再规划的信部无[2001]653号文，确定蓝牙、室内无线局域网、数字无绳电话和无线自动识别等技术按短距离、微功率、无执照无线电通信设备方式管理，按其有效全向辐射功率≤10mw，杂散发射功率≤-6dBm/100kHz（30MHz～1GHz）及≤-30dBm/100kHz（1GHz～12.75GHz）等进行管理。较高发射功率的SS系统仍以有执照台站管理方式进行管理，并将SS的有效全向辐射功率严格限制在≤500mW。网络结构仅作点对点方式运行，将来逐步转向运用较高效率的中宽带无线接入手段，以便为蓝牙等Pico-cell无线接入手段创造良好的运行环境。
5.平流层高空气艇平台（HAPS或STS）的频率规划
2005～2008年以后，宽带无线接入手段可能有良好的应用价值。国内相关科研部门正与国外合作进行相应的前期研究工作。此频率的规划将向ITU的标准化靠拢，原则上支持1885～1980MHz，2010～2025MHz及2110～2170MHz频段的IMT-2000空中基站宽带技术试验及高频段27.5～28.35GHz/31.0-31.3GHz和47.2 ～47.5GHz/47.9～48.2GHz等宽带技术，但应特别关注其对既有业务的频率共用。
6.无执照无线接入频率的规划
目前，中国无执照无线接入频段仅有所谓短距离、微功率范畴的室内无绳电话频段，诸如45.0～45.5/48.0～48.5MHz及840～843MHz的模拟无绳电话频段与1915～1920MHz的数字无绳电话频段。然而，800MHz频段及1.9GHz频段均为IMT-2000运行频段，应逐步纳入IMT-2000的核心频段及附加频段。数字无绳电话无执照运行频段可向2.4GHz ISM已规划频段转移。
鉴于U-NⅡ无执照运行方式的国际发展状况，我国应结合国情，冷静、稳妥地进行频率规划与分析研究，逐步确定其细节规划。
新一代宽带无线接入的频率规划应密切结合我国的频率规划，按不同频段、不同覆盖能力、不同容量配合、不同接入方式，使宽带无线业务能稳步、有序、合理地健康发展。
五、新一代移动通信的频率规划
对于新一代移动通信的频率规划，中国始终与国际社会的标准化活动密切配合，并结合中国国情积极展开工作。经过全面修订的中国无线电频率划分规定（2000版），就是在充分考虑到WRC-2000的最新进展下出台的。
1.对IMT-2000核心频段的考虑
首先，应积极开展1920～1980MHz/2110～2170MHz IMT-2000 FDD核心频段的清频与试验准备工作，1.9GHz FDD WLL必须于2002年底前无条件让出。1900～1920MHz TDD WLL频段亦将适时提出其截止运行时限，逐步过渡到IMT-2000 TDD应用。原则上，对1865～1900MHz频段的处理应根据国际IMT-2000附加频段（1710～1885MHz频段）的规划结果确定相应方案，但在IMT-2000 TDD模式中，TD-SCDMA运行结果受到广大用户欢迎的情况下，不排除IMT-2000 TDD模式的运行。1980～2010MHz/2170～2200MHz频段仍用作IMT-2000 MSS运行。
2.对IMT-2000附加频段的规划
2010年以前，我国对IMT-2000附加频谱的需求约为160MHz～210MHz，高于国际上确认的三个区域160MHz的带宽需求（其中不包括2G至3G自然演进的系统频段）。同时，中国提议的IMT-2000 TDD标准TD-SCDMA与FDD方式相比，可更灵活地利用附加频谱块。中国在WRC-2000大会以后，一直积极支持更多的IMT-2000附加频带。对这些附加频段，中国仍将与国际社会紧密合作，探讨其细节频率规划。
3.3G﹢/4G移动通信应用的频率规划
不少发展中国家及移动通信欠发达国家对470～860MHz供IMT-2000的运用饶有兴趣。2008～2010年后，3G+/4G运用的频谱总需求可能会高达1.5～2.0GHz，应逐步规划6～8GHz以下的传播条件，其中包括对2700～2900MHz及3.0～6/8GHz频段的进一步分析考虑，以供3G﹢/4G移动通信用。如果4G的基本框架中包括移动业务与宽带无线接入相互融合为通用无线接入，则目前正在积极考虑的3.0～3.4GHz，3.4～3.6GHz，5.3GHz，5.8GHz等宽带无线接入的频带亦将成为重要考虑对象。目前，中国对350，380，450，800，900MHz及2.4，5.8GHz等频段的进一步频率再规划，亦将有助于将来在传播条件很好的较低频段开展新一代移动通信业务。
4.高频段新一代移动通信的频率规划考虑
与有线传输xDSL（HDSL，IDSL，ADSL，SDSL，VDSL，RADSL等），HFC，FTTN，FTTC，FTTB，FTTH，APON等宽带传输发展相对应，通用宽带无线接入亦在快速推进，诸如地面宽带固定无线接入MMDS（MVDS），LMDS（LMCS），IEEE802.11及16，HIPERLAN2，HIPERACCES，U-NII SUPERNET，BWAN，Magic WAND，AWACS，SAMBA，MEDIAN，HDFS，HAPS，Optical Air Wavestar等向宽频带、似光纤方向推进，调制与波形成形处理技术QPSK，DQPSK，OQPSK，8-PSK，16-QAM等迈向利用更高状态数的M-QMA，并包括利用先进的自适应（x）OFDM（y）技术在内。HAPS的工作频段已涉及2GHz频段，27.5～28.35GHz/31.0～31.3GHz频段及42.7～47.5GHz/47.9-48.2GHz频段，LMDS及HDFS频段已涉及24，26，28，31，34，38GHz频段及37～40GHz，40.5～43.5GHz，51.4～52.6GHz与55.78～66GHz频段。对宽带移动接入与移动通信MBS（Mobile Broadband System）而言，除上述5.3GHz，5.8GHz，10～16GHz外，大多集中考虑19.485～19.565GHz，39.5～40.5GHz，42.5～43.2GHz，59～64GHz等频段，这方面的基本研究工作在欧洲、美国和日本均在积极进行中。例如，在欧洲涉及MBS的ACTS（Advanced Communications Technologies and Services）项目中著名研究项目即有诸如MWAND，AWACS，SAMBA及MEDLAN，其工作频段取用5GHz，19GHz，40GHz，61GHz等频段，MWAND及MEDIAN为室内慢速移动，AWACS及SAMBA可充当室外较高移动速度工作，覆盖范围一般较小，为数十米至200米左右。这是一种广义的UMTS GRAN/BRAN新一代无线网络框架结构与装备技术的研究，其目标是装备STM-1 155Mbit/s乃至速率更高的移动或半移动环境下高速优质多媒体个人通信服务与应用。在进一步规划3G﹢/4G系统的频谱资源应用时，应注意这些基本情况，并结合国际社会进一步新进展及中国国情而适时地逐步确定其规划细节。
摘自《通信标准与质量信息网》
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