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結合了W-CDMA的空中接口(移動(dòng)電話(huà)和基站的空中通信協(xié)議)、GSM系統的移動(dòng)應用核心部分(MAP,參見(jiàn)en:MAP)(此協(xié)議提供從用戶(hù)或者到用戶(hù)的呼叫路由功能)，以及GSM的語(yǔ)音編碼算法例如自適應多速率(AMR)和加強全速率(EFR)(它們定義了將語(yǔ)音數字化、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標準族的總稱(chēng)，包括UMTS，FOMA和J-Phone.

　　與其它W-CDMA變種一樣，UMTS使用一對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常因為它的高帶寬需求而受到批評。

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

　　對現有的GSM運營(yíng)商有一個(gè)簡(jiǎn)單但比較昂貴的升級到UMTS的方案：大部分現有的基礎設施可以維持原狀，但是獲得頻段授權和在現有基站塔上完成UMTS覆蓋的費用可能極其高昂。

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

　　基本的公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)配置線(xiàn)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、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層)。 網(wǎng)絡(luò )層(OSI 3)協(xié)議包括RRM協(xié)議(RRM)，它負責管理移動(dòng)設備與固定網(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)上現在的UMTS手機都是UMTS/GSM雙模手機但是他們都能在純GSM的網(wǎng)絡(luò )中很好的工作。如果一個(gè)UMTS用戶(hù)漫游到?jīng)]有UMTS覆蓋的地方，他的手機會(huì )自動(dòng)切換到GSM模式(要支付漫游費用)。如果用戶(hù)在通話(huà)中漫游出了UMTS覆蓋范圍，那么電話(huà)將會(huì )切換到有GSM覆蓋的區域去。普通GSM手機不能在UMTS網(wǎng)絡(luò )使用。

　　沃達豐-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(xiàn)標準。當前的全球無(wú)線(xiàn)標準, GSM適用于除了日本和韓國以外多數國家。

　　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(xiàn)實(shí)驗室18的股份原來(lái)還持有3UK20的股份。 這些在國外的資本為未來(lái)的全球漫游解決方案提供一個(gè)測試平臺. (到2004年12月)

　　所有UMTS/GSM雙模電話(huà)都應當兼容現存GSM標準SIM卡. 有時(shí)你被允許在同一個(gè)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )里使用SIM卡在UMTS網(wǎng)絡(luò )漫游。

　　在美國, 由于現存的對頻率使用的限制只是運營(yíng)商ATT無(wú)線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )只能在1900MHz頻段。 為美國市場(chǎng)設計的UMTS手機跟其他區域的有所區別，這也反映了當前美國的GSM手機和GSM網(wǎng)絡(luò )使用不同與其他國家的狀況。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，大多數獲得UMTS授權的運營(yíng)商好像打算放棄承擔保證實(shí)現全球漫游的責任。

　　盡管歐亞手機可以實(shí)現漫游，但是到2004年12月在美國實(shí)現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)給全世界的運營(yíng)商(截至2004年)，特別是基于GSM的無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)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)于倉促的賣(mài)出許可，成百上千億美元的許可證費用流入公共預算。 僅僅在德國，許可證費用就高達508億歐元。運營(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范圍應用于2G (PCS) 服務(wù), 2100 MHz 范圍用于衛星通訊。 盡管在北美UMTS將要不得不與現存2G服務(wù)共享1900MHz頻段，但是國際上正試圖為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(chǎng)商回答UMTS使用那些頻率。 ATT Wireless 2004年底已經(jīng)確定在美國 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。

　　其他競爭標準

　　除UMTS還有其他的3G標準，例如CDMA2000和專(zhuān)有系統包括Arraycom的iBurst， Flarion and WCDMA-TDD (無(wú)線(xiàn)IP)。然而，人們還是比較期望3GSM/UMTS成為取代當前GSM標準的統治地位成為事實(shí)的3G。

　　CDMA2000和W-CDMA是ITU認可的IMT-20003G標準族成員 ,另外的還有EDEG和中國自有3G標準TD-SCDMA。

　　CDMA2000改良升級自CDMA1x,不需要新的頻段分配，可以穩定運行在現有PCS頻段。

　　大多數現有的GSM運營(yíng)商因為高昂的頻段和設備費用對UMTS持觀(guān)望態(tài)度。

　　多數北美GSM運營(yíng)商已接受EDGE作為暫定3G解決方案。 ATT無(wú)線(xiàn)2003年本國范圍內開(kāi)始運行EDGE，Cingular 也在本國內運行，T-Mobile美國 計劃全美范圍提供EDGE。Rogers Wireless在2003年晚期開(kāi)始在加拿大范圍內投入運行EDGE服務(wù)。EDGE的好處是它有效利用現有GSM頻段而且兼容現有GSM手機。EDGE為GSM運營(yíng)商與CDMA2000競爭提供了一個(gè)短期的升級途經(jīng)。

　　開(kāi)源的 UMTS 項目　開(kāi)源對于行行業(yè)業(yè)的影響是無(wú)需置疑的，對于 UMTS 也一樣。開(kāi)源軟件無(wú)線(xiàn)電 GNU Radio 是免費的軟件開(kāi)發(fā)工具套件。它提供信號運行和處理模塊，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)現軟件定義無(wú)線(xiàn)電。這套套件廣泛用于業(yè)余愛(ài)好者，學(xué)術(shù)機構和商業(yè)機構用來(lái)研究和構建無(wú)線(xiàn)通信系統。 GNU Radio 的應用主要是用 Python 編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)的。但是其核心信號處理模塊是C++在帶浮點(diǎn)運算的微處理器上構建的。因此，開(kāi)發(fā)者能夠簡(jiǎn)單快速的構建一個(gè)實(shí)時(shí)、高容量的無(wú)線(xiàn)通信系統。 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預先存儲和(信號發(fā)生器)生成的數據進(jìn)行信號處理的算法的研究。