B3G研究與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

摘要　在市場業(yè)務(wù)需求與無線新技術(shù)發(fā)展的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下，B3G將要從研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)進(jìn)入實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程。本文以ITU對(duì)于IMT-Advanced的工作計(jì)劃為線索，結(jié)合IEEE、3GPP/3GPP2等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的技術(shù)發(fā)展情況，介紹關(guān)于B3G的研究與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。

1、概述

每4年一屆的世界無線電大會(huì)（WRC）是影響全球無線通信發(fā)展的重要事件，尤其是其中對(duì)于移動(dòng)通信頻譜的劃分，更是移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)中重要的事件之一。1992年在WRC上確定的IMT-2000（3G）頻段，促進(jìn)了隨后3G技術(shù)的發(fā)展，以及2000年正式的全球標(biāo)準(zhǔn)化，是今天3G在產(chǎn)業(yè)上取得成功的基礎(chǔ)。為了能夠及時(shí)地將技術(shù)的發(fā)展映射到產(chǎn)業(yè)上以服務(wù)于最終用戶，在ITU（國際電聯(lián)）的領(lǐng)導(dǎo)下，以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的形式，制定了系統(tǒng)技術(shù)更新?lián)Q代的工作計(jì)劃。2003年在WRC上確定了將在下一屆會(huì)議上討論對(duì)于超IMT-2000（beyond IMT-2000，即B3G）的頻率劃分，這標(biāo)志B3G國際標(biāo)準(zhǔn)化的開始，相關(guān)的技術(shù)將從研究領(lǐng)域進(jìn)入實(shí)質(zhì)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2、ITU對(duì)B3G的定義

根據(jù)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)移動(dòng)通信市場需求的預(yù)測，在ITU中對(duì)3G、B3G系統(tǒng)的能力以及相互之間的關(guān)系進(jìn)行了描述，如圖1所示�？梢钥吹剑�在IMT-2000繼續(xù)發(fā)展提高的同時(shí)，為了能夠更好地滿足市場需求的快速發(fā)展，定義了新的超IMT-2000的體系，并且正式命名為IMT-Advanced。相比較于IMT-2000的繼續(xù)發(fā)展，IMT-Advanced允許采用更多的革命性的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高的性能，例如采用新的空中接口多址技術(shù)。

圖1給出了目前ITU對(duì)于B3G系統(tǒng)能力的整體描述，可以看到B3G系統(tǒng)將在支持目前3G所具有的系統(tǒng)能力的基礎(chǔ)上，按照未來用戶需求的發(fā)展趨勢，提供更高數(shù)據(jù)率的通信能力。在系統(tǒng)性能上，IMT-2000通過繼續(xù)發(fā)展，其系統(tǒng)通信能力預(yù)計(jì)將達(dá)到大約30 Mbit/s，在ITU中對(duì)IMT-Advanced提出了設(shè)計(jì)目標(biāo)：高速情況下100 Mbit/s，低速情況下1 Gbit/s的無線通信能力，預(yù)計(jì)將能夠滿足2010年左右移動(dòng)通信市場的需求，為IMT-2000以及其他無線通信系統(tǒng)提供良好的補(bǔ)充。

3、ITU對(duì)B3G標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間計(jì)劃

下面簡單回顧在2000年以前，ITU對(duì)于3G系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。在1992年WRC上確定了用于3G（IMT-2000）的無線電頻率，為隨后相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展指明了方向，1997年ITU向所有成員發(fā)出了征集3G候選技術(shù)的“通函”（指ITU針對(duì)各成員國的聯(lián)絡(luò)函）文件，隨后開始了候選技術(shù)提交、評(píng)估以及技術(shù)融合的過程，為了在全球范圍內(nèi)形成盡量統(tǒng)一的3G標(biāo)準(zhǔn)，以利于整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過長時(shí)間的討論與共識(shí)的達(dá)成，1999年11月ITU正式發(fā)布了包括5種技術(shù)的全球3G標(biāo)準(zhǔn)（IMT-2000），我國提交的TD-SCDMA就是這5種技術(shù)之一。

采取類似的工作流程，ITU制定了針對(duì)B3G（IMT-Advanced）進(jìn)行國際標(biāo)準(zhǔn)化的工作計(jì)劃，如圖2所示，整個(gè)工作過程分為：確定工作原則（principle），起草通函文件（circular 1etter），征集候選技術(shù)（proposal），對(duì)提交的候選技術(shù)進(jìn)行評(píng)估以及達(dá)成共識(shí)（evaluation，consensus building）、最后形成相應(yīng)的技術(shù)研究報(bào)告（IMT.RADIO）以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件（IMT.RSPEC）。

從圖2中ITU對(duì)整個(gè)時(shí)間計(jì)劃的安排來看，與以往3G的相關(guān)工作類似，以頻譜的劃分為一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，2007年10月WRC將對(duì)IMT-Advanced所使用的無線電頻率資源劃分，ITU將在2008年初向所有成員發(fā)出征集B3G候選技術(shù)的“通函”文件，將通知成員國ITU將開始征集B3G候選技術(shù)，并提供ITU的工作計(jì)劃、成員國如何提交候選技術(shù)等必要信息。因?yàn)橄鄬?duì)于1992年的3G來說，目前市場需求的發(fā)展以及B3G的技術(shù)積累相對(duì)都已經(jīng)比較成熟，因此工作計(jì)劃的安排要更快一些。隨著“通函”文件的發(fā)出，2008年下半年將開始提交候選技術(shù)、評(píng)估以及技術(shù)融合的過程，同樣地，盡可能統(tǒng)一的全球B3G標(biāo)準(zhǔn)將是工作的重要目標(biāo)。根據(jù)目前的工作計(jì)劃，在2010年底，ITU將完成第一階段的工作，發(fā)布第一版本的全球B3G標(biāo)準(zhǔn)。

4、標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)于B3G的技術(shù)研究情況

眾所周知，對(duì)于3G的發(fā)展，除ITU之外，產(chǎn)業(yè)界還存在兩個(gè)主要的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP和3GPP2，其中3GPP主要進(jìn)行WCDMA和TD-SCDMA的工作，3GPP2主要進(jìn)行cdma2000的工作。在ITU將這幾種技術(shù)確定為IMT-2000的成員之后。其系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的維護(hù)、升級(jí)工作主要是在這些產(chǎn)業(yè)界的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織中進(jìn)行的，它們對(duì)這3個(gè)主要的3G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。另外，隨著IEEE 802系列Wi-Fi、WiMAX等技術(shù)受到人們廣泛的關(guān)注，IEEE也開始成為移動(dòng)通信領(lǐng)域中一個(gè)熱門的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。因此當(dāng)移動(dòng)通信向B3G發(fā)展時(shí)，這幾個(gè)代表相關(guān)產(chǎn)業(yè)界技術(shù)發(fā)展趨勢的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，自然成為大家關(guān)注的重點(diǎn)。實(shí)際上，為了跟上ITU的時(shí)間計(jì)劃，這幾個(gè)組織也都已經(jīng)開始了相關(guān)的準(zhǔn)備工作。

其中，IEEE最早開始了相關(guān)的工作。2006年12月IEEE啟動(dòng)了稱為802.16m的工作，根據(jù)它的系統(tǒng)需求文件，802.16m將是基于WiMAX（802.16e）進(jìn)行的增強(qiáng)，以適應(yīng)下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求。其中，明確提出系統(tǒng)將以滿足ITU對(duì)于IMT-Advanced的需求為目標(biāo)，相關(guān)成果將根據(jù)ITU的工作流程，作為B3G的候選技術(shù)向ITU進(jìn)行提交。目前，IEEE對(duì)于802.16m已經(jīng)制定了整體的工作計(jì)劃，近期將完成系統(tǒng)需求的描述文件，然后啟動(dòng)具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)討論工作，最后在2009年完成802.16m技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。在整體的工作計(jì)劃中，802.16m還根據(jù)ITU的工作計(jì)劃，制定了各個(gè)階段向ITU IMT-Advanced的相關(guān)輸出，以確保IEEE 802.16m的工作能夠與ITU的工作同步，并且最終成為ITU IMT-Advanced的成員之一。

同時(shí)，3GPP/3GPP2也都開始了相關(guān)的準(zhǔn)備工作。在3GPP最近的高層會(huì)議上。各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織成員將各成員在3GPP中合作的范圍，由目前的3G擴(kuò)展到包含IMT-Advanced進(jìn)行了詳細(xì)地討論，類似的事情也正在3GPP2中進(jìn)行。由于這兩個(gè)組織在3G發(fā)展中的突出作用，人們普遍認(rèn)為它們?cè)贐3G階段仍然可以發(fā)揮重要的作用，所以為了避免過多的組織，保持組織和產(chǎn)業(yè)的延續(xù)性，成員們普遍對(duì)這兩個(gè)組織的工作范圍擴(kuò)展到包含IMT-Advanced持積極支持的態(tài)度。可以預(yù)計(jì)，這兩個(gè)組織將很快就范圍擴(kuò)展的具體事項(xiàng)達(dá)成一致，正式加入準(zhǔn)備ITU IMT-Advanced候選技術(shù)提案工作行列中。

另外值得一提的是，在原來3G CDMA工作的基礎(chǔ)上（3GPP中的WCDMA和TD-SCDMA，3GPP2中的cdma2000），這兩個(gè)組織都進(jìn)行了關(guān)于3G系統(tǒng)長期演進(jìn)的研究項(xiàng)目（3GPP的LTE（long term evolution）和3GPP2的UMB（ultra mobile broadband）），與原來3G系統(tǒng)的技術(shù)更新不同的是，這兩個(gè)關(guān)于長期演進(jìn)的研究項(xiàng)目都引入了“革命性”的技術(shù)，標(biāo)志性的就是空中接口都采用了基于OFDM新的多址方式，而這在目前通常被認(rèn)為是B3G的典型技術(shù)，因此類似于IEEE中通過對(duì)802.16e（WiMAX）增強(qiáng)為802.16m作為IMT-Advanced的候選提案，也存在一種普遍的觀點(diǎn)，認(rèn)為3GPP和3GPP2中的長期演進(jìn)系統(tǒng)（LTE和UMB）也將作為它們對(duì)IMT-Advanced工作的基礎(chǔ)，通過技術(shù)增強(qiáng)來滿足ITU對(duì)于IMT-Advanced的要求，并最終作為這兩個(gè)組織向ITU提交的IMT-Advanced候選提案。

可以預(yù)計(jì)，LTE+將在目前LTE 20 MHz最大系統(tǒng)帶寬的基礎(chǔ)上研究擴(kuò)展方案，實(shí)現(xiàn)與IMT-Advanced需求相適應(yīng)的100 MHz；其次將尋求進(jìn)一步提高系統(tǒng)頻譜利用率的技術(shù)方案，在LTE目前5 bit/（s·Hz）的基礎(chǔ)上達(dá)到IMT-Advanced 10 bit/（s·Hz）的指標(biāo)要求，增加MIMO天線的維度以及采用更先進(jìn)的調(diào)制方式等都是有可能的研究方向。另外可以看到的關(guān)鍵問題是無線輻射的控制，人們對(duì)無線設(shè)備所產(chǎn)生的輻射的重視程度已經(jīng)不允許今天的移動(dòng)通信系統(tǒng)再提高設(shè)備的發(fā)射功率，但是人們對(duì)通信寬帶化的需求卻沒有停止，在可允許的發(fā)射功率下實(shí)現(xiàn)100 MHz、1 Gbit/s的寬帶無線通信將是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究課題。同時(shí)，隨著無線業(yè)務(wù)越來越密集，可用的頻譜逐漸聚集在信號(hào)傳播衰落更大的高頻段，也從另一個(gè)方面加劇了可用信號(hào)功率與通信寬帶化之間的矛盾。由于各種限制，無線設(shè)備的發(fā)射總功率已經(jīng)難以再大幅提高，但是通信的帶寬在不斷增大，這就降低了信號(hào)的功率譜密度，而該指標(biāo)與無線通信系統(tǒng)的性能直接相關(guān)；另一方面隨著頻段升高帶來更大的信號(hào)傳播衰落，接收端的信號(hào)強(qiáng)度將進(jìn)一步降低，這將給通信系統(tǒng)提出很高的要求。相信接力通信（relay）、分布式天線系統(tǒng)（distributed antenna）等熱門技術(shù)都將有機(jī)會(huì)體現(xiàn)其價(jià)值。

5、結(jié)語

隨著移動(dòng)通信市場需求和技術(shù)的發(fā)展，將B3G由研究領(lǐng)域推向產(chǎn)業(yè)化的工作即將開始，ITU正在進(jìn)行IMT-Advanced的整體工作計(jì)劃，這將是IMT-2000之后將新的技術(shù)和系統(tǒng)性創(chuàng)新向全球的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，成為全世界認(rèn)可和采用的國際標(biāo)準(zhǔn)的一次重要機(jī)遇。IEEE、3GPP/3GPP2等在目前移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織都已經(jīng)開始著手準(zhǔn)備IMT-Advanced的候選提案。同時(shí)，可以預(yù)計(jì)其他國際/地區(qū)性組織甚至各個(gè)國家作為ITU的成員，也將抓住機(jī)遇向ITU展示各自的工作成果。所以，隨著IMT-Advanced工作的進(jìn)行，今后的幾年時(shí)間，ITU將再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，成為全世界移動(dòng)通信新技術(shù)展示的舞臺(tái)。