IMT—20O0对优化移动网的影响

　　20O0国际移动通信(IMT——2OOO：International Mobile Telecommunications 2000)是由国际电联(ITU)提出的第三代移动通信系统,其目的在于形成全球统一的频率、统一的标准、实现全球漫游和提供多业务的服务。其无线传输技术主要是借鉴了美国的宽带cdma 2OOO、欧曰的WCDMA和欧洲的 TD— CDMA技术。

一、 IMT—20O0对于优化移动网提供的前景

　　网络的优化通常需根据用户的业务需求，业务量的预测、用户的分布情况及地理位置来分配合理的信道总数及小区每扇区的信道数量，设计出合理的天线架设高度，确定天线的方位和俯仰角。然后根据对覆盖区的场强测试情况，来修正信道机的发信功率及纠正天线的方位和俯仰角，以最大限度地满足移动用户通信需求，提高通话质量。移动网优化时，频率的合理分配和系统容量的设计，通常是影响移动网性能的两个主要因素。

　　1.移动网的频率规划

　　我国的第一代模拟移动通信系统A网和B网采用的技术为TACS制式的频分多址(FDMA)技术。它采用模拟调频技术把不同用户的话音信号调制到不同的载波频率上，不同的移动台利用不同的载波频率来完成多址连接。 FDMA技术成熟且较简单，但由于同样的频率不可能在所有的小区中使用，且频分多址的信道带宽是固定的，对于可变速信号的传输比较困难，其频率的规划相对复杂。

　　我国的“全球通” GSM数字移动通信系统采用的是时分多址(TDMA)技术。它分配给备移动台的信道不是一个特定的载波频率，而是周期性脉冲序列的某个时隙。移动台在规定的时隙内向基站发射信号，基站根据规定的时隙来区分用户地址。因此 TDMA对于话音和数据的传输、可以分配用户多个时隙、达到信道速率可变。然而其频率、时隙指标的分配也很复杂。

　　第一代 E—TACS模拟移动通信系统，我国只得到了 6OO个频道的频率分配指标；而具有25M带宽的第二代GSM9OOM数字移动系统，我国的两个运营部门只分别得到了6MHz和4MHz的带宽。由于频率资源的限制及其技术在频谱利用上的效率不高，再加上小区的覆盖半径受到过多的条件限制，使得不少基站的站址选择条件不尽人意。有些基站为满足用户的发展需求，不得不提前对小区进行分隔；有些基站由于位置欠佳，而存在相互干扰问题。对于一些高密度覆盖区，因频率资源的限制而无法再扩容。虽然目前 GSM系统已扩展为9OOMHz／l8OOMHz双频段，DCS18OO又增加了 2X 10MHz频率资源，但据有关人士预测，即使再加上 2OMHz X DCSl80O，也仍然不能满足移动用户的未来需求。这也给目前的GSM网的优化带来了一定的困难。

　　IMT—2000的无线传输技术已基本统下采用码分多址技术。 CDMA技术使用单一的频率，频率可以在整个系统区域内重复使用。不同用户传输信息所使用的信号不是靠不同的频率或时隙来区分，而是利用各自不阿的编码系列来区分。用户信号不是占用固定的时隙，而是整个频带。 CDMA的每个信道分配的是一个伪随机二进制的编码，不同的用户受互不相关的伪随机编码系列的调制。由于CDMA采用一组正交码实现多用户共享资源、其频率规划简单、频谱利用率高。 CDMA系统的小区复用系数为 l，其系统容量只受限于系统移动台的相互干扰。目前的商用CDMA系统(IS—95)，由于采用了 64位Walsh正交扩频码序列，反向信道采取非相干接收，使得反向信道成了扩展容量的瓶颈。 IMT-2O0O在反向链路普遍采用了相干接收方式，克服了反向信道对容量的限制；同时 CDMA单位载波信道数的增加可使小区用户的收发信机的数目大大减少，使用户的投资显著降低。利用 IMT—2OOO的智能天线，可在满足给定信号接收质量的前提下，增加有效通信用户数。

　　IMT—2O0O使用全球统一的工作频率，使手机具有全球漫游的功能。其使用的频谱为：1885MHz—2O25MHz， 2110MHz— 2200MHz(共23OMHz);l98OMHz一 2OlOMHz，217OMHz— 22OOMHz(只供卫星使用)，为移动网的网络优化提供了美好的前景。

　　2.移动网的系统容量

　　系统容量的大幅度提高是IMT—2O0O给移动网优化带来的重要特征。CDMA由于采用了伪随机二进制编码方式区分用户信道的扩频技术，使得在有限的频段内可以提供比模拟系统 FDMA大 l0—20倍的容量，比TDMA数字系统大 4— 6倍的容量。

　　目前的窄带 CDMA系统的正向传输信号(基站到移动台)和反向传输信号(移动台到基站)仍然和FDMA与 TDMA技术一样，都分别采用两个频段，即频分双工的方式。在第三代移动通信系统中反向键路普遍采用了相干接收方式，克服了TDMA中反向信道容量限制的瓶颈效应。

　　另外， IMT—2OOO可以使用多种技术，如干扰抑制技术、智能天线、多用户检测、利用多径能力、扩频编码、RAKE接收机、开／闭环功率控制等。充分挖掘无线信道的潜力，从而获得系统容量的大幅度增加。当然，系统容量的提高和覆盖范围的扩大均应通过精确地调控系统的内外干扰予以实现。 IMT—3OOO是一个干扰受限的系统，否则其优势会大打折扣。一般来说， IMT—2OOO系统设计时，其基站的设置仍应采用蜂窝结构。

　　3.用户密集区和稀少区的覆盖

　　IMT—2O0O对于用户稀少及用户密集的覆盖问题，都有较好的解决方法。对于稀密度的覆盖将通过卫星传输得到合理解决；而对于业务密集区可建立分层小区，各层采用不同的载波，而对于频谱受限而无法采用分层的小区，则可采用自适应天线阵来提高小区的覆盖面。

　　IMT—2000系统由于频谱利用率高、系统容量可大幅度提高，从而同频带内可容纳的用户数亦大大提高。对于相同用户数所需基站数大约为TDMA的一半。这样，移动网的工程造价大幅度下降，可节约管理和维护开支。

二、IMT—2O0O对移动网通话质量的改善

　　移动网的通话质量与噪声、干扰、电磁波在传播中的电乎衰落、建网时因优化欠佳造成基站间的相互干扰或盲区、越区切换时掉话、信道过忙使得通话质量降低等因素有关。通话质量除取决于建网时移动网的优化外，同移动通信系统所采用的无线传输技术、体制和移动设备的技术性能也密切相关。

　　1.信噪比的提高

　　噪声是影响移动通信质量的主要因素。通常，噪声是由移动通信系统的内部噪声(如接收机噪声)和外部噪声(如自然噪声、人为噪声)组成。当移动通信系统工作在 15OMHz以下时，其噪声源较多，除了大气噪声、宇宙噪声比接收机的内部噪声小、可以忽略不计外，其它的噪声源都需加以考虑。当工作频率在 1GHz附近时，人为噪声(尤其是城市噪声)对移动通信系统的通话质量影响较大。当工作频率在 2GHz附近时，人为噪声远小于移动系统的内部噪声，对通话质量有影响的噪声主要为其自身系统的内部噪声。

　　目前的 E— TAGS模拟系统和GSM数字系统的工作频率都小于lGHz，大量的城市噪声对通话质量产生了不同程度的影响。 IMT-2OOO系统的工作频率为 2GHz，人为噪声对其系统的影响非常小，其主要噪声为IMT—2O0O系统的内部噪声。而基于 GDMA技术的 IMT—2OOO系统的内部噪声主要取决于通信时的用户容量。 IMT—2O0O系统在同一小区内的许多用户与相邻小区的许多用户工作在同一频率上，随着同时工作的用户数目的不断增多，多址干扰的电中会越来越大，达到某一程度时，接收地点的信号电平与干扰电平之比值会因达不到要求而影响通信。 IMT—2O0O的智能天线、扇区化、话音激活因子V及 RAKE接收机等都可提高系统的容量。目前的窄带 CDMA的背景噪声已接近了有线电话的背景噪声。

　　2.抗干扰的性能

　　移动通信系统中，抗干扰历来是最受重视的性能之一。干扰通常有同频干扰、邻额干扰、互调干扰和阻塞干扰。同频干扰指相同频率的干扰，在移动网建设的早期，由于设站位置的海拔较高，发射功率过高，往往对边远的基站产生同额干扰。邻频干扰是指相邻频率间的干扰，产生邻频干扰的原因在于频率资源不足，频率分配欠佳，而引起小区间的频率干扰。目前的模拟A网及B网在用户密集区很容易产生邻频干扰。互调干扰产生于传输信道中的非线性部件。造成互调干扰的主要因素有：发射机的互调、接收机的互调和天线、馈线、双工器因接触不良而产生的非线性作用。阻塞干扰在于邻近频率的强干扰信号进入了接收机而造成接收机的信道阻塞，其主要原因在于接收机的灵敏度欠高、动态范围过大。

　　IMT-2OOO系统不同基站的信号是通过导频信号的时间偏移来区分的。导频信号的时间偏移的干扰问题相对比较容易解决。 CDMA系统的干扰主要为地址码间的多址干扰。在实际的 CDMA系统中，各地址之间不是正交的，它们之间存在一定的相关性，这种相关性导致的多址干扰是影响IMT—2OOO性能的主要因素。IMT—2O0O提供多种手段将多种干扰减到最低限度。

　　① 功率控制技术

　　功率控制即根据移动台离基站的距离来调整发射功率的大小。第三代移动通信系统不仅在反向链路上进行了发射功率的控制，在正向链路上也进行了发射机功率的控制。理想的反向链路功率控制可使所有移动台的信号在接收机处的功率相等，完全克服因 GDMA使用单一频率进行信号的发送及接收而产生的“远近效应”。正向功率的控制在于基站根据移动台的功率需要加以调整，以满足移动台的功率要求并降低对相邻小区的干扰。通过功率控制，可防止信号突然增强而对其它用户产生的附加干扰；并在传输条件恶化时，可防止增加其它用户的背景噪声。

　　② 扩频技术

　　采用扩频技术。可降低任何出现在信道中的干扰在接收端的扩频增益。同时也降低信号本身对其它信号的干扰，通过扩频可以很好地抗多径干扰。

　　③ 智能天线

　　智能天线是一种多波束、用户跟踪、自适应定向的天线阵，当移动用户数一定时，可以减少其他用户信号的干扰和影响。

　　④ 干扰抑制技术

　　干扰抑制技术可在一定程度上减少同频干扰的影响，实现多用户的检测。采用 2— 2级干扰抑制器，还可使系统的容量增加 3O％。

　　⑤ 不连续发射

　　第三代移动通信系统可以采用不连续的发射。通话过程中的静音阶段在无线接口上不发射信号，从而降低发射功率和干扰，并可使移动台的待机时间和通话时间大大延长。

　　3.抗衰落性能

　　移动通信的电波在空中传播时，随着移动台的移动，会引入因气象条件变化和障碍物阻挡引起的阴影效应(即慢衰落)：和由于多径传播引起的瑞利衰落(即快衰落)。由于快衰落的深度大且变化快，而成了影响移动通信质量(尤其是数字移动通信)的关键因素。在 GSM数字系统中，采用了空间分集加自适应均衡器的抗衰落措施。 GSM系统的两付天线之间的空间分集间距一般为2O— 3O入(入为波长)，即 6米— 8米。有时由于受天线架设条件的限制而选择4米。其自适应均衡器的范围往往有限，当多径时延超过其均衡窗口时，其系统的信号就无法解调。

　　在IMT-20OO系统中，可以采用多种分集措施，从而大大提高其系统的抗衰落性能。

　　① 空间分集

　　IMT—20OO可采用智能天线的空间分集接收，并采用数字信号处理技术。通过先进的数字信号处理器与复杂的算法相结合，达到抗多径衰落，减少干扰，并相应地增加系统的容量。

　　② 频率分集

　　可高效利用宽带信号所提供的频率分集性。由于 IMT-20OO是宽带移动通信系统，由多径衰落引起的信号损失在很多情况下是部分信号的丢失。对于宽带信号的全频谱来说，只是降低了 CDMA的部分信号功率。

　　③ 时间分集

　　IMT—2000采用了相干接收(RAKE)机，利用宽带信号的解扩相关处理、能给出更精细的多径信号，多径信号越细，越接近一个稳定的传播信号；传播信号路径能分解得越单一，接收信号就越稳定。因此，系统的信号比窄带 CDMA系统的多径信号更加稳定，起伏衰落更小。

　　同时， IMT-2OOO系统的扩频技术、功率控制、不连续发射等其他技术，也可以抵消因衰落而对通信质量造成的影响。

　　4.全网接通率

　　由于 W—CDMA系统对用户信号的区分只依靠所用码型的不同，当IMT-2OOO系统满负荷时，另外增加少量用户数，只会引起话音质量的轻微下降，而不会出现阻塞现象。因此W—CDMA的系统容量与用户数之间存在一种“软”关系，其系统具有“软容量”或“软过载”的特性。正是由于这种特性，可使其系统支持过载的切换用户，直到其切换成功，而避免了 FDMA或TDMA系统用户在切换过程中，因找不到可用信道或时隙而必须中断通信的现象。再加上CDMA的越区切换只需改变码型，无需切换频率，其管理和控制相对简单。

　　5.对多业务的支持

　　对多业务的支持是开发 IMT—2OOO的一个重要因素。就目前 ETSI已通过的 W—GDMA无线接口来说，其接口将逐步达到 2Mb/s以上的传输速率，可支持高速数据通信、Internet/Intranet、电视会议等多种业务。适应了移动网向综合化、全球化、个人化发展的大趋势。

　　结束语

　　我国从 l987年在珠江三角洲开通第一个蜂窝移动通信系统以来，其覆盖面、用户数均以惊人的速度在发展。至 l999年底，移动通信用户已高达 430O万，覆盖面已遍及我国的 3O个省、市、区的3OO多个地市级城市、150O多个县。我国已发展成仅次于美国、日本的第三大移动通信用户大国。

　　在移动用户数量高速发展的同时，移动通信的技术含量和业务功能也发生了质的飞跃。目前．我国不仅建起了TACS模拟移动网，还建设了数字 GSM、 CDMA和 DCS-18OO移动通信网。 l997年 GSM数字移动用户数已超过了模拟移动电话用户数，占移动电话用户总数的52％左右，到l999年底， GSM用户已超过 35OO万用户数，位居世界首位。

　　对于中国这样一个移动通信发展大国，密切跟踪世界移动通信新技术的发展，改进已建的GSM系统、模拟 TACS系统的通话质量显得尤为重要。在前两代移动通信系统中，国产化的设备极低。希望我国的科研和生产能从移动网的优化、通话质量的提高上，在第三代移动通信系统中跨上一个新的台阶。

摘自《移动通信在线》