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漫谈第三代行动通讯系统
 

【作者: Doug Grant】2005年07月05日 星期二

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在过去几年,由于新兴无线通讯技术已经让可携式装置的利用率大幅提升。手机装置的开发厂商面对各种无线技术都面临了选择。短距离的蓝芽--每秒低于1Mbps,到以11~54Mbps范围连结并可传输更高区域资料的各式802.11。以蜂巢式技术为基础的广域通讯范围已经包括各种cdma2000版本,资料传输速率最高达2Mbps(主要采用的国家有美国、韩国、中国部分地区和日本)以及最高200kbps的GPRS/EDGE网路(除日韩外,全球皆采用)。遗憾的是,从双工到多重存取电路到频道频宽调变的应用,cdma2000 和 GPRS/EDGE标准全都不相容。


少数晶片组支援双模功能,但只有高阶设备可以采用,若用在其他产品则通常太过昂贵。设计者必须为其产品选择手机介面以符合以终端市场需求的可携式装置,或者要开发两种该产品的版本。然而此一做法似乎不太方便,这就像五年前的北美市场,必须包含五种(不相容)标准:CDMA、TDMA、GSM、iDEN以及AMPS。


现在,必须在 3G系统上重头再一次开始,因为还是有好几种标准。但是首先,让我们回顾一下历史。


世代隔阂

第一代蜂巢式系统发展自1970年代,在1980年代变得广为使用,其技术是基于类比FM调变技术,类似用在FM广播无线电。它不是全球性的标准,主要应用为语音(虽然之后有些系统加了低位元率封包资料能力)。


第二代蜂巢式系统是专为使用数位化语音而设计,包括一种概念性的路径前向以增加资料服务。这些2G系统包含欧洲标准的GSM与美国标准IS-54/TDMA 与 IS-95 CDMA,以及日本标准PDC。所有这些系统都有自己的支持者,且全都不相容。然而,它们全都是数位式,且被认定为2G系统。语音是主要的资料形式。


到1990年代初期,进入所谓FPLMTS(未来公众陆上行动通讯系统)。这句相当难以理解的缩写字代表一种想要将全球蜂巢式系统在未来统合成一种互通性系统的企图,如此,一种终端设备就可以全球通用,以相同频带、用相同服务。很自然地,这种全球和谐化的做法将会花上一些时间,因为它牵涉了政府对频率分配的同意权,以及关键无线通讯系统智财技术拥有者的同意权。这一路下来,它换了名字,转变成IMT-2000,目的是为了定义第三代无线通讯系统。最后,3G的定位将会涵盖一种可能传送如以下资料率的无线服务:


  • ●2Mbps:工微细胞(一般在都市)环境中固定不动的用户使用;


  • ●384 kbps:供行动用户使用;


  • ●144kbps:供乡村用户使用



正当我们都耐心地等待3G的到来,某些2G系统已经提升。例如,有一种兴起于GSM(GPRS或通用封包无线电服务),这种以资料为导向的封包切换式版本即是。


IS-95 CDMA系列演进并变成cdma2000,原来有二种提议的版本: cdma2000 1XRTT:使用一种单一载波; cdma2000 3XRTT使用三种载波传输较高的资料,包含可望定义的3G服务。


这些不是十足3G的系统正确的说应是2.5G,因为它们比语音更加锁定以资料使用为主,然而比定义的3G资料传输速率更低。更加令人困扰的事情是,EDGE标准(也称为E-GPRS)提供比GPRS 更高的资料率,但是由于它比所定义的3G资料速率稍低,因此在某些领域也被当作2.75 G系统。不过,在现行GPRS频带与频道的操作上,它是一种可提供超过GSM/GPRS网路,较高资料速率服务的低成本路径。有些资料来源报告指出,EDGE是一种384 kbps系统,但实际最大资料输速率是236.8 kbps的半双工系统,或473.8 kbps的全双工系统 。


各种3G标准

最后,ITU采用IMT-2000系列地面网路(有其他想要用于卫星传播的技术,但那是另一则故事)全部的五种无线电介面并加以承认,分别是:


IMT-2000 CDMA 直接展频

也称为UTRA FDD、 WCDMA 与 UMTS,这套系统使用宽频带CDMA技术与分频双工,需要频谱被分配在成对频带/频道中;一者供基地台发送,一者供终端发送。这个标准是由称为3GPP(第三代伙伴计画)的组织所推广,由来自全球各地的代表参与。这套标准用在日本、欧洲与韩国,也开始被用于北美。


IMT-2000 CDMA多重载波

这是cdma2000 3XRTT系统,且原来是由Qualcomm提议。这个标准是由称为3GPP2组织所推广。目前为止并没有使用这套系统的网路。这个标准的单一载波版本已经演进成cdma2000 1X-EVDO(1X Evolution for Data Only)与cdma2000 1X-EVDV(Evolution for Data and Voice)。由于这些系统能够传输3G指定的资料传输速率,已经非正式地被推广到3G阶段,现在已经在北美、日本与韩国所布建。


IMT-2000 TDD CDMA

这套系统使用分时双工技术,能让基地台与终端使用相同频率频道来收发。该技术原生自中国大陆,另一个广为人知的名称是TD-SCDMA(同步分时CDMA)。 UTRA TDD两种版本已经加以定义,一种宽频「高晶片传输率」版本称为UTRA-WTDD,是基于5MHz频宽,传输更高的位元率,以及一种「低晶片传输率」版本,称为UTRA-NTDD,使用1.6MHz频道频宽与更低的资料速率。这种LCR版本在某些国家已经变成必要选用的版本。此一标准是由TDSCDMA论坛所支持。


IMT-2000 CDMA单一载波(UWC-136)

该套系统并不会主动被考虑为商用布建。


IMT-2000 CDMA/TDMA(频率-时间)

这种系统是基于DECT(数位增强型无线电话)系统,主要用于欧洲数位无线电话。该标准并不会出现像3G行动系统一样,主动被考虑做为商用布建之用。


因此,可携式装置的开发者试图提供3G蜂巢式连接功能来选择实现的标准。 UTRA FDD(WCDMA)系统经常受到GPRS晶片组供应商当作一种较低速的备用模式。此一系统似乎比其他系统使用得更为广泛,涵盖范围可望获得全世界所有地理区所采用。 cdma2000系统已经在北美、日本、韩国采用,但不预期被广泛用在欧洲地区。 UTRA TDD系统可望在中国被使用。此外,3G许可在许多其他国家释出(电信业者的成本在数十亿美元之谱)包括FDD成对频谱与非成对频带,就是用于这套系统。


4G又是如何呢?

此时,外界并没有单独对第四代蜂巢系统下定义。有些提案是为行动用户提供高速(20 Mbps或更高)为目标。其他提案则定义了4G就像是一种多模3G/WLAN系统,在网路之间能顺畅无碍地交换。在未来几年,看这场戏如何演出应该是很有趣的。 (作者任职于ADI美商亚德诺)


延 伸 阅 读

3G,所谓的第三代行动通讯,在新闻媒体的版面上,目前正取代网际网路的位置,成为另外一个「泡沫」的象征。或许是先前的预期太过乐观,导致欧洲的无线通讯公司花了过多的钱去竞标3G执照,变成了现在沉重的财务负担。这些公司纷纷宣布暂缓 3G的相关投资。相关介绍请见「 3G来了(一)什么是3G」一文。

目前,中国的3G即将进入商用化应用阶段,对技术标准的取舍选择也成为移动运营商要仔细考虑的问题,因此有必要对这三种主流技术标准进行比较分析。你可在「 全球三大3G标准的技术性比较分析」一文中得到进一步的介绍。

●3G手机功能测试及技术咨询项目
●3G网路架构简介
●测试环境及仪器设备简介
在「 3G手机与网路互运测试技术资讯服务」一文为你做了相关的评析。

市场动态
宏达电日前于全球发表的 HTC-Universal,是世界上首款 3G 双模 Pocket PC 手机,同时也是第一部内建微软最新 Windows Mobile 5.0 系统的 PDA 手机。 HTC-Universal 在欧洲 Vodafone 旗下叫做「VPA IV」,在 Orange 系统则换上「SPV 3G」的名号,预计在 2005 年夏天正式豋场。你可参考 「宏达电 3G 双模手机 Universal 抢鲜曝光」一文。
看好3G宽频上网实力,厂商推出笔记型电脑3G PC卡。 3G应用从行动电话延伸到笔记型电脑。半导体供应商Agere Systems(杰尔系统)宣布,Sony Ericsson将采用该公司可支援3G/2.75G/GPRS的晶片Sceptre HPU,整合进入其新款GC95 PC卡。如在3G网路内,其可提供384kbps的下载速度;在GSM/2.75G/ GPRS网路中,提供最高247kbps的传输速度。你可在「 笔记型电脑将可3G无线上网」一文中得到进一步的介绍。
据指出,未来12年手机业者缴纳的3G专利技术使用费高达1000亿美元,此笔金额对小型、2线的手机厂商的营运将造成冲击,除此之外,3G产业的发展,也让手机厂商对电信业者的依存度更高,手机业者认为,3G手机必须不断与电信业者进行测试,在耗时过久下,资金不充沛的手机厂商,将会在3G的洪流中被淘汰出局。 在「手机业迈入 3G淘汰赛」一文为你做了相关的评析。
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