雙模式系統(tǒng)：移動通信發(fā)展新模式

謝振華


　　中國聯(lián)通于去年１２月２１日宣布，為了吸引更多消費者，該公司計劃于２００４年中期將雙模式服務(wù)投放市場。通過此項服務(wù)，中國聯(lián)通的用戶可以自由切換于ＧＳＭ和ＣＤＭＡ兩個網(wǎng)絡(luò)之間。報道稱，中國聯(lián)通在蘇州剛剛完成了雙模式服務(wù)的試運營，證明其技術(shù)已可連接現(xiàn)今世界最常用的兩種模式。并且，美國移動電話業(yè)巨頭Ｑｕａｌｃｏｍｍ公司將參與大規(guī)模生產(chǎn)低成本的雙模式手機(jī)專用芯片。


　　所謂雙模式是指移動臺既可以工作于數(shù)字頻分方式，又能夠以碼分?jǐn)U頻方式工作。換言之，這種移動臺既可以在泛歐數(shù)字移動電話系統(tǒng)（ＧＳＭ）中工作，也可以在公眾碼分多址移動通信系統(tǒng)（ＣＤＭＡ）中工作。世界上使用雙模式移動通信系統(tǒng)的國家有美國等國。但美國是融合了模擬頻分移動通信系統(tǒng)和碼分多址移動通信系統(tǒng)，其原因是美國的模擬移動通信系統(tǒng)已經(jīng)非常龐大，用戶數(shù)量眾多，上世紀(jì)９０年代初期用戶就已經(jīng)達(dá)到５００萬以上。而這次中國聯(lián)通將現(xiàn)今世界最常用的兩種移動通信模式進(jìn)行融合，意義非常深遠(yuǎn)。預(yù)示著中國聯(lián)通已經(jīng)著手構(gòu)建下一代的移動通信網(wǎng)，雙模式為移動通信的發(fā)展模式指明了方向并提供了實踐經(jīng)驗，其發(fā)展前景非常廣闊。



一、雙模式的工作方式


　　從理論上說，公眾碼分多址移動通信系統(tǒng)的移動臺均可工作于雙模式系統(tǒng)之中。運營商可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)具體情況，結(jié)合實際，設(shè)定移動臺的工作方式。移動用戶根據(jù)需要，手動或自動選定移動臺的工作方式。
參照美國雙模式（ＣＤＭＡ�NＦＤＭＡ）移動臺的工作方式，ＣＤＭＡ�NＧＳＭ雙模式移動臺預(yù)計有四種工作方式：


　�。保�ＣＤＭＡ優(yōu)先方式


　　在這種方式中，移動臺開機(jī)、鑒權(quán)登記以及呼叫時首先選擇ＣＤＭＡ系統(tǒng)。如果處于ＣＤＭＡ系統(tǒng)未覆蓋或不可用（故障等情況）的地區(qū)，再選擇ＧＳＭ系統(tǒng)。當(dāng)用戶數(shù)量超出系統(tǒng)容量或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，ＣＤＭＡ系統(tǒng)將進(jìn)行用戶數(shù)控制，即安排一組移動臺在ＣＤＭＡ系統(tǒng)或ＧＳＭ系統(tǒng)中工作。


　�。玻�ＧＳＭ優(yōu)先方式


　　這種工作方式移動臺首先選擇ＧＳＭ系統(tǒng)，功能與ＣＤＭＡ方式類似。


　　３．唯一的ＣＤＭＡ方式


　　移動臺只能工作于ＣＤＭＡ系統(tǒng)中。


　�。矗�唯一的ＧＳＭ方式


　　移動臺僅能在ＧＳＭ方式中工作。


　　雖然移動臺有以上四種工作方式可以選擇，但從美國的使用情況來看，無論移動臺工作于何種制式，在使用過程中（通話和通信）均不能通過手動設(shè)置來改變移動臺工作方式。



二、雙模式的優(yōu)勢


　　雙模式方式可以實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)向３Ｇ（第三代移動通信）的平滑過渡，由于融合了兩種網(wǎng)絡(luò)，十分經(jīng)濟(jì)有利。除此之外，雙模式移動網(wǎng)絡(luò)還有著其他方面的優(yōu)越性。


　�。保疁p少同頻干擾影響


　　同頻干擾是頻分多址（ＦＤＭＡ）和時分多址（ＴＤＭＡ）移動通信系統(tǒng)中較常見的問題。同頻干擾是指相同載頻電臺之間的干擾，其原因是移動通信網(wǎng)在組網(wǎng)過程中，電臺密集、頻率管理或系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)產(chǎn)生的。而在碼分?jǐn)?shù)字移動通信系統(tǒng)中，所有用戶都可以使用同一載波，占用相同的帶寬。也就是說，所有用戶可以共享同一個無線頻道。正是由于這個原因，使得同頻干擾的影響大大減小，保證了用戶的通信質(zhì)量。


　　２．高系統(tǒng)容量


　�。牵樱鸵苿油ㄐ畔到y(tǒng)有固定用戶數(shù)的限制。而在ＣＤＭＡ系統(tǒng)中，系統(tǒng)容量受多址干限制，當(dāng)用戶數(shù)超過容量時，不會象ＧＳＭ系統(tǒng)那樣造成呼損。在一個ＧＳＭ系統(tǒng)４０信道小區(qū)中，只能允許４０個用戶同時通話。而在ＣＤＭＡ系統(tǒng)中，由于所有通信信道共用一個無線信道，因此完全可以在一個４０信道小區(qū)增加用戶。當(dāng)４１個用戶同時通話時，只是信噪比下降了０．０１ｄＢ。尤其是在進(jìn)行越區(qū)切換或通信高峰值，雙模式不會因為缺少信道而導(dǎo)致通話中斷或無法接通，只是可能略微降低了用戶的通話質(zhì)量，待小區(qū)負(fù)荷減輕時，通話質(zhì)量還可以恢復(fù)正常。


　　在ＧＳＭ移動通信系統(tǒng)中，每個小區(qū)的分扇區(qū)天線只能起到減少干擾的作用，不能增加系統(tǒng)容量。而在ＣＤＭＡ通信系統(tǒng)中，利用定向天線將小區(qū)分成三個扇區(qū)，可在三個扇區(qū)引入三個無線通信系統(tǒng)，理論上將系統(tǒng)容量提高了３倍。同時，平均處于每個扇區(qū)中的移動用戶是小區(qū)用戶數(shù)的三分之一。換言之，干擾也就降低為原來三分之一。這也是雙模式擁有高系統(tǒng)容量的原因之一。


　　雙模式的高系統(tǒng)容量特性可以大大降低系統(tǒng)的投資，特別適用于用戶數(shù)變化較大的情況。當(dāng)遇到會議或演出時，某地區(qū)的用戶數(shù)往往會激增，而會議或演出結(jié)束后，用戶數(shù)又會明顯下降。這種情況增加基站或直放站都不是最理想的，而雙模式是目前最經(jīng)濟(jì)合理的方式。


　　目前，基于ＩＳ－９５標(biāo)準(zhǔn)的ＣＤＭＡ系統(tǒng)（窄帶ＣＤＭＡ系統(tǒng)）的系統(tǒng)容量是ＧＳＭ系統(tǒng)的５．３倍。而基于ＩＳ－９５Ｂ標(biāo)準(zhǔn)的ＣＤＭＡ系統(tǒng)（寬帶ＣＤＭＡ系統(tǒng)），也就是具有３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)的ＣＤＭＡ系統(tǒng)，其系統(tǒng)容量將達(dá)到ＧＳＭ系統(tǒng)的４０倍以上。因此，雙模式是目前一種非常可行的系統(tǒng)融合方式。


　�。常�高切換質(zhì)量


　　雙模式移動通信系統(tǒng)的切換質(zhì)量將優(yōu)于其他移動通信系統(tǒng)。我們知道，在ＦＤＭＡ和ＴＤＭＡ移動通信系統(tǒng)中，用戶切換時需要尋找空閑信道，同時移動臺的收發(fā)頻率都要作相應(yīng)調(diào)整，這種切換方式稱為硬切換。硬切換由于要先切斷原來的通話通路，因此會引起通信的暫時中斷。同時，在基站重疊區(qū)域，由于基站信號強(qiáng)度有時會出現(xiàn)大小交替變化，用戶會聽到噪聲，即所謂的“乒乓”效應(yīng)。而當(dāng)用戶處于雙模式系統(tǒng)中，由于ＣＤＭＡ系統(tǒng)具有軟切換的特性，當(dāng)移動臺從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，不需要移動臺進(jìn)行收發(fā)頻率的切換，只需要在碼序列上作相應(yīng)的調(diào)整。切換時，系統(tǒng)首先與新的基站接通新的通路，然后再切斷原來的通話通路，這種先通后斷的切換方式，不會出現(xiàn)“乒乓”效應(yīng)，并且切換時間也很短。此外，由于ＣＤＭＡ系統(tǒng)具有軟容量，所以越區(qū)切換的成功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ＦＤＭＡ和ＴＤＭＡ移動通信系統(tǒng)。


　　４．高頻譜利用率


　�。牵樱鸵苿油ㄐ畔到y(tǒng)中采用了話音信號間斷傳輸技術(shù)（ＤＴＸ）。ＤＴＸ可以在話音間隙關(guān)閉移動臺的發(fā)射機(jī)，其作用是減少空中平均干擾電平，提高系統(tǒng)頻譜利用率。同樣，在ＣＤＭＡ系統(tǒng)中采用了語音激活技術(shù)，即當(dāng)移動用戶講話時語音編碼器輸出速率高，發(fā)射機(jī)所發(fā)射的平均功率大；反之，發(fā)射機(jī)所發(fā)射的平均功率就小。這是因為，統(tǒng)計結(jié)果表明，用戶在通話過程中，只有３５％的時間在講話，另外６５％的時間處于聽對方講話或其他狀態(tài)，這稱為話音作用周期。在一個移動通信系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)用戶分配的信道不在通話時，對其他用戶的干擾就會降低。在ＣＤＭＡ系統(tǒng)中，利用話音作用周期的特點可以降低相互干擾的６５％，增加實際信道容量近３倍。從這個特點可以看出，ＧＳＭ與ＣＤＭＡ系統(tǒng)的融合在技術(shù)上也有相通之處。



三、雙模式的意義


　　以ＧＳＭ體制為代表的時分多址（ＴＤＭＡ）移動通信系統(tǒng)和碼分多址移動通信系統(tǒng)各有特點，將兩者融合為一個系統(tǒng)，其意義是非常重大的。


　�。保�完善現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)


　　在ＣＤＭＡ�NＧＳＭ雙模式中，移動用戶不論處于何種狀態(tài)（定點、移動或漫游）都可以向其他用戶發(fā)起和接收呼叫。即使一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，仍然可以保證用戶正常的通信。換句話說，雙模式提高了系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)了類似于ＵＰＳ（不間斷電源）式的通信。另外，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的應(yīng)急能力。


　�。玻疄椤皫�號轉(zhuǎn)網(wǎng)”提供實現(xiàn)的可能


　　用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)可攜帶號碼資源，這對于廣大用戶來說，無疑是一個重大的利好消息，同時也對網(wǎng)絡(luò)運營提出了更高的要求。對于″帶號轉(zhuǎn)網(wǎng)″這一消息，許多業(yè)內(nèi)人士以及通信行業(yè)專家表達(dá)了不同的觀點，一部分對這個消息的可行性提出了質(zhì)疑，也有觀點認(rèn)為這為提高服務(wù)質(zhì)量和通話質(zhì)量提供了契機(jī)。但隨著雙模式的推出，從某種意義上說，為“帶號轉(zhuǎn)網(wǎng)”這一措施提供了生長的土壤。


　　由于我國目前移動通信運營商均采用移動業(yè)務(wù)接入號編號方式，即移動用戶的號碼（ＭＳＩＳＤＮ）由國家碼（ＣＣ）、國內(nèi)目的碼（ＮＤＣ）和用戶號碼（ＳＮ）三部分組成。我國的國家碼為８６，ＮＤＣ中包含數(shù)字蜂窩移動業(yè)務(wù)接入號（即網(wǎng)號），例如１３９，１３８等。而不象美國采用統(tǒng)一端局號編號方式（固話網(wǎng)編號方式）。這就為用戶選擇服務(wù)質(zhì)量好的移動通信運營商提供了便利，因為編號方式相同，用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)非常方便，轉(zhuǎn)網(wǎng)后還可以在ＧＳＭ系統(tǒng)和ＣＤＭＡ系統(tǒng)中任意選擇。


　�。常畬崿F(xiàn)向３Ｇ的平滑過渡


　　第三代移動通信系統(tǒng)（３Ｇ）是未來的發(fā)展趨勢，其代表技術(shù)有ＩＭＴ－２０００（國際移動通信２０００）、ＵＭＴＳ（歐洲通用移動通信系統(tǒng)）和ＵＰＴ（通用個人通信）。但目前具體選用哪種技術(shù)還有著眾多不同的觀點和聲音。目前，４Ｇ移動通信技術(shù)還處于研發(fā)階段，預(yù)計將在２００５年前制定其核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此現(xiàn)在眾多移動通信運營商還處于觀望階段，但從美國的運營效果來看，雙模式無疑是成功的。它沒有全部取代模擬移動通信系統(tǒng)，而是在模擬系統(tǒng)已經(jīng)趨于飽和的地區(qū)，不再擴(kuò)建模擬移動通信系統(tǒng)，而是用ＣＤＭＡ系統(tǒng)取代。將原來網(wǎng)絡(luò)中的一部分用戶換成雙模式移動臺，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，逐漸用ＣＤＭＡ系統(tǒng)慢慢取代原有的模擬系統(tǒng)。


　　因此，雙模式系統(tǒng)是實現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)向３Ｇ平滑過渡很好的方式之一。這也符合運營的理念，即最大效能地運營現(xiàn)有的資源，實現(xiàn)技術(shù)平穩(wěn)過渡，保證運營及系統(tǒng)投資的經(jīng)濟(jì)合理。



四、市場前景


　　根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)理論，結(jié)合美國推行雙模式的實際情況，雙模式系統(tǒng)的市場前景是推廣雙模式手機(jī)。這就需要使用戶接受雙模式系統(tǒng)，但這將有一個過程。美國在建設(shè)雙模式系統(tǒng)初期，有大約１０％～２０％的用戶將模擬移動臺換成了雙模式移動臺，這些用戶大部分都是話務(wù)量較大的用戶。目前中國聯(lián)通有約８００萬ＣＤＭＡ手機(jī)用戶和６０００萬ＧＳＭ手機(jī)用戶，雙模式系統(tǒng)的第一目標(biāo)就是擁有原用戶的一至二成。


　　另一個問題就是雙模式手機(jī)的價格，有報道稱雙模式手機(jī)的價格預(yù)計比現(xiàn)有的ＣＤＭＡ手機(jī)高出１５％到２０％。用戶能否接受的關(guān)鍵取決于移動臺的性能，雙模式移動臺毫無疑問其發(fā)射功率較ＧＳＭ移動臺大大降低，電池使用時間也將大大延長，更重要的是通話可靠性以及保密性得到了極大提高。當(dāng)然用戶能否接受雙模式移動臺還要看運營商的運營策略，降低移動臺成本的策略之一就是選擇合適的相關(guān)器數(shù)目，這一直是運營商和生產(chǎn)廠商研究的重點。一方面隨著相關(guān)器數(shù)目的增加，可以增大接收增益，但同時增加了設(shè)備的復(fù)雜程度及成本。而當(dāng)相關(guān)器數(shù)目超過一定數(shù)量時，接收增益增加非常有限。另一方面，相關(guān)器數(shù)目太少，將降低移動臺的抗干擾能力。因此，怎樣將兩套系統(tǒng)移動臺在技術(shù)上有效及經(jīng)濟(jì)合理地融合，顯得非常重要。從國外的運營效果來看，雙模式系統(tǒng)將推動ＣＤＭＡ用戶數(shù)量的增長。



五、總結(jié)語


　　建設(shè)雙模式移動通信系統(tǒng)其意義是非常深遠(yuǎn)的，它意味著網(wǎng)絡(luò)運營真正地走向了市場化，移動通信運營商對未來移動通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建正在進(jìn)行理性的思考和實踐。ＣＤＭＡ�NＧＳＭ雙模式移動通信系統(tǒng)能夠從根本上為用戶提供可靠安全的服務(wù)，用戶也有了更多的選擇。對運營商而言，雙模式系統(tǒng)可以最大限度地發(fā)揮移動通信網(wǎng)絡(luò)的作用，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，使網(wǎng)絡(luò)運營經(jīng)濟(jì)合理。從一些移動通信運營商的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建實踐來看，雙模式系統(tǒng)是比較可靠和可持續(xù)發(fā)展的，能最大程度挖掘現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的潛能，實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)向前平穩(wěn)發(fā)展和技術(shù)上的平滑過渡。從這個意義上來說，雙模式系統(tǒng)是目前移動通信網(wǎng)發(fā)展的最佳模式。其目標(biāo)是合理利用現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)資源，理性發(fā)展，從而推動整個通信業(yè)的蓬勃發(fā)展。




----《通信世界報》