UMTS通信技術(shù)特性及技術(shù)分析

　　四、UMTS技術(shù)

　　注意: UMTS的許多技術(shù)特征是所有W-CDMA變種所共同具有的，更多信息請(qǐng)參看條目W-CDMA。以下僅討論UMTS特有的一些技術(shù)特征，它們不適用于FOMA或其他W-CDMA變種。

　　簡(jiǎn)單的說(shuō)，UMTS結(jié)合了W-CDMA的空中接口(移動(dòng)電話和基站的空中通信協(xié)議)、GSM系統(tǒng)的移動(dòng)應(yīng)用核心部分(MAP,參見(jiàn)en:MAP)(此協(xié)議提供從用戶或者到用戶的呼叫路由功能)，以及GSM的語(yǔ)音編碼算法例如自適應(yīng)多速率(AMR)和加強(qiáng)全速率(EFR)(它們定義了將語(yǔ)音數(shù)字化、壓縮、編碼的方法)。換言之，W-CDMA(依照IMT-2000的定義)只是一個(gè)空中接口，而UMTS才是一個(gè)用于3G全球移動(dòng)通訊的完整協(xié)議棧，可用來(lái)代替GSM。然而，實(shí)際上也經(jīng)常將W-CDMA作為所有采用該空中接口的3G標(biāo)準(zhǔn)族的總稱，包括UMTS，F(xiàn)OMA和J-Phone.

　　與其它W-CDMA變種一樣，UMTS使用一對(duì)5 MHz信道，上行信道在1900 MHz附近，下行信道在2100 MHz附近。相比之下，CDMA2000則可在每個(gè)方向上使用一個(gè)或多個(gè)1.25 MHz信道，因此UMTS常因?yàn)樗母邘捫枨蠖艿脚u(píng)。

　　UMTS原先規(guī)定的頻段為上行1885-2025 MHz，下行2110-2200 MHz。目前的頻段分配可參見(jiàn)[1]。

　　對(duì)現(xiàn)有的GSM運(yùn)營(yíng)商有一個(gè)簡(jiǎn)單但比較昂貴的升級(jí)到UMTS的方案：大部分現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施可以維持原狀，但是獲得頻段授權(quán)和在現(xiàn)有基站塔上完成UMTS覆蓋的費(fèi)用可能極其高昂。

　　UMTS與GSM的一個(gè)主要的差別是由無(wú)線接口等構(gòu)成的通用無(wú)

　　基本的公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)配置線接入網(wǎng)(GRAN)，它能夠聯(lián)入不同的骨干網(wǎng)絡(luò)，如英特網(wǎng)、ISDN、GSM或者UMTS網(wǎng)絡(luò)。GRAN包含OSI模型的低三層(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層)。 網(wǎng)絡(luò)層(OSI 3)協(xié)議包括RRM協(xié)議(RRM)，它負(fù)責(zé)管理移動(dòng)設(shè)備與固定網(wǎng)絡(luò)之間的承載信道，并完成切換功能。

　　互操作性和全球漫游

　　在空中接口層，UMTS兼容GSM。盡管市場(chǎng)上現(xiàn)在的UMTS手機(jī)都是UMTS/GSM雙模手機(jī)但是他們都能在純GSM的網(wǎng)絡(luò)中很好的工作。如果一個(gè)UMTS用戶漫游到?jīng)]有UMTS覆蓋的地方，他的手機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到GSM模式(要支付漫游費(fèi)用)。如果用戶在通話中漫游出了UMTS覆蓋范圍，那么電話將會(huì)切換到有GSM覆蓋的區(qū)域去。普通GSM手機(jī)不能在UMTS網(wǎng)絡(luò)使用。

　　沃達(dá)豐-日本 (前身 J-Phone) 有一個(gè)使用W-CDMA并兼容UMTS的3G網(wǎng)絡(luò)。這使得UMTS成為真正的全球無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前的全球無(wú)線標(biāo)準(zhǔn), GSM適用于除了日本和韓國(guó)以外多數(shù)國(guó)家。

　　NTT DoCoMo的3G網(wǎng)絡(luò), FOMA,同樣使用W-CDMA, 但是不兼容UMTS。 然而NTT DoCoMo擁有ATT無(wú)線實(shí)驗(yàn)室18的股份原來(lái)還持有3UK20的股份。 這些在國(guó)外的資本為未來(lái)的全球漫游解決方案提供一個(gè)測(cè)試平臺(tái). (到2004年12月)

　　所有UMTS/GSM雙模電話都應(yīng)當(dāng)兼容現(xiàn)存GSM標(biāo)準(zhǔn)SIM卡. 有時(shí)你被允許在同一個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)里使用SIM卡在UMTS網(wǎng)絡(luò)漫游。

　　在美國(guó), 由于現(xiàn)存的對(duì)頻率使用的限制只是運(yùn)營(yíng)商ATT無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)只能在1900MHz頻段。 為美國(guó)市場(chǎng)設(shè)計(jì)的UMTS手機(jī)跟其他區(qū)域的有所區(qū)別，這也反映了當(dāng)前美國(guó)的GSM手機(jī)和GSM網(wǎng)絡(luò)使用不同與其他國(guó)家的狀況。盡管聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)已經(jīng)決議允許附加2100MHz頻段給UMTS，大多數(shù)獲得UMTS授權(quán)的運(yùn)營(yíng)商好像打算放棄承擔(dān)保證實(shí)現(xiàn)全球漫游的責(zé)任。

　　盡管歐亞手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)漫游，但是到2004年12月在美國(guó)實(shí)現(xiàn)與歐亞漫游可能性還不大。

　　頻譜分配

　　超過(guò)120份許可證已經(jīng)頒發(fā)給全世界的運(yùn)營(yíng)商(截至2004年)，特別是基于GSM的無(wú)線訪問(wèn)技術(shù)W-CDMA。由于技術(shù)還在不斷的完善中，所以政客過(guò)于倉(cāng)促的賣出許可，成百上千億美元的許可證費(fèi)用流入公共預(yù)算。 僅僅在德國(guó)，許可證費(fèi)用就高達(dá)508億歐元。運(yùn)營(yíng)商被期望在2005年開(kāi)始從這些許可盈利。

　　在北美ITU已經(jīng)為UMTS分配了頻段。 1900MHz范圍應(yīng)用于2G (PCS) 服務(wù), 2100 MHz 范圍用于衛(wèi)星通訊。 盡管在北美UMTS將要不得不與現(xiàn)存2G服務(wù)共享1900MHz頻段，但是國(guó)際上正試圖為3G服務(wù)釋放2100MHz頻段。 2G GSM 服務(wù)因使用900MHz和1800MHz，因此不再共享任何UMTS服務(wù)的頻段。

　　到為3G分配新的特定頻段之前，北美還沒(méi)有廠商回答UMTS使用那些頻率。 ATT Wireless 2004年底已經(jīng)確定在美國(guó) 確定為UMTS服務(wù)啟用了為2GPCS服務(wù)使用的1900 MHz頻段。最初在加拿大展示的UMTS服務(wù)也使用1900MHz頻段。

　　其他競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)

　　除UMTS還有其他的3G標(biāo)準(zhǔn)，例如CDMA2000和專有系統(tǒng)包括Arraycom的iBurst， Flarion and WCDMA-TDD (無(wú)線IP)。然而，人們還是比較期望3GSM/UMTS成為取代當(dāng)前GSM標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)治地位成為事實(shí)的3G。

　　CDMA2000和W-CDMA是ITU認(rèn)可的IMT-20003G標(biāo)準(zhǔn)族成員 ,另外的還有EDEG和中國(guó)自有3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA。

　　CDMA2000改良升級(jí)自CDMA1x,不需要新的頻段分配，可以穩(wěn)定運(yùn)行在現(xiàn)有PCS頻段。

　　大多數(shù)現(xiàn)有的GSM運(yùn)營(yíng)商因?yàn)楦甙旱念l段和設(shè)備費(fèi)用對(duì)UMTS持觀望態(tài)度。

　　多數(shù)北美GSM運(yùn)營(yíng)商已接受EDGE作為暫定3G解決方案。 ATT無(wú)線2003年本國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)始運(yùn)行EDGE，Cingular 也在本國(guó)內(nèi)運(yùn)行，T-Mobile美國(guó) 計(jì)劃全美范圍提供EDGE。Rogers Wireless在2003年晚期開(kāi)始在加拿大范圍內(nèi)投入運(yùn)行EDGE服務(wù)。EDGE的好處是它有效利用現(xiàn)有GSM頻段而且兼容現(xiàn)有GSM手機(jī)。EDGE為GSM運(yùn)營(yíng)商與CDMA2000競(jìng)爭(zhēng)提供了一個(gè)短期的升級(jí)途經(jīng)。

　　開(kāi)源的 UMTS 項(xiàng)目　開(kāi)源對(duì)于行行業(yè)業(yè)的影響是無(wú)需置疑的，對(duì)于 UMTS 也一樣。開(kāi)源軟件無(wú)線電 GNU Radio 是免費(fèi)的軟件開(kāi)發(fā)工具套件。它提供信號(hào)運(yùn)行和處理模塊，用它可以在易制作的低成本的射頻(RF)硬件和通用微處理器上實(shí)現(xiàn)軟件定義無(wú)線電。這套套件廣泛用于業(yè)余愛(ài)好者，學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和商業(yè)機(jī)構(gòu)用來(lái)研究和構(gòu)建無(wú)線通信系統(tǒng)。 GNU Radio 的應(yīng)用主要是用 Python 編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)的。但是其核心信號(hào)處理模塊是C++在帶浮點(diǎn)運(yùn)算的微處理器上構(gòu)建的。因此，開(kāi)發(fā)者能夠簡(jiǎn)單快速的構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、高容量的無(wú)線通信系統(tǒng)。 盡管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在沒(méi)有射頻 RF 硬件部件的境況下支持對(duì)預(yù)先存儲(chǔ)和(信號(hào)發(fā)生器)生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理的算法的研究。