1 Введение

1.1. Wcdma в системах третьего поколения

Аналоговые сотовые системы обычно называются системами первого поколения. Цифровые системы, находящиеся в использовании в настоящее время, такие как GSM,PDC,cdmaOne(IS-95) иUS-TDMA(IS-136), являются системами второго поколения. Эти системы позволили выйти на ведущие рынки с предложениями по беспроводной передачи речи, а в настоящее время у потребителей все большим спросом пользуются и другие услуги, начинающие переживать бурный рост, например, передача текстовых сообщений и доступ к сетям передачи данных.

Системы третьего поколения предназначаются для мультимедийной связи: при их использовании системы персональной связи получают возможность обеспечивать высококачественную передачу изображений и видеоданных, а доступ к информации и услугам по сетям общего пользования и частным сетям будет существенно расширен за счет более высоких скоростей передачи и новых возможностей в отношении гибкости связи, которыми обладают системы третьего поколения. Все это вместе с продолжающимся развитием систем второго поколения будет создавать новые возможности в сфере бизнеса не только для изготовителей аппаратуры и операторов, но также и для использующих эти сети провайдеров информационного наполнения и прикладных программ.

На форумах по стандартизации технология WCDMAполучила признание в качестве наиболее широко распространенного воздушного интерфейса третьего поколения. Его спецификация была разработана в рамках Партнерство по проекту в области технологий 3 поколения (3GPP), который является совместным проектом органов стандартизации Европы, Японии, Кореи, США и Китая. В проекте 3GPPтехнологияWCDMAназываетсяUTRA(Универсальным наземным радиодоступом) с режимамиFDD(частотное дуплексное разделение каналов) иTDD(временное дуплексное разделение каналов), при этом названиеWCDMAиспользуется для охвата обоих режимов – иFDDиTDD.

В этой книге в главах, раскрывающих спецификацию систем, используются термины UTRAFDDиTDD, принятые в 3GPP. В других же главах общего плана используется терминWCDMA. Основное внимание в книге уделено технологииWCDMAFDD. Рассмотрение режимаWCDMATDDи его отличий от режимаWCDMAFDDпредставлено в главе 12.

1.2. Воздушные интерфейсы и распределения спектра для систем третьего поколения

Работа по формированию облика систем подвижной связи третьего поколения началась сразу после того, как Всемирная административная конференция по радиочастотам (WARC)ITU(Международного союза электросвязи) в 1992 г. определила частоты в полосе около 2 ГГц для использования будущими системами подвижной связи третьего поколения как наземными, так и спутниковыми. ВITUэти системы третьего поколения получили название Международные системы мобильной электросвязи-2000 (IMT-2000). В структуреIMT-2000 определено несколько типов воздушных интерфейсов для систем третьего поколения, основанных на технологииCDMAилиTDMA, что излагается в главе 3. Первоначально в процессе разработки систем третьего поколения ставилась задача создания единого общего глобального воздушного интерфейсаIMT-2000. Системы третьего поколения подошли ближе к решению этой задачи, чем системы второго поколения: один и тот же воздушный интерфейсWCDMAдолжен применяться в Европе и Азии, включая Японию и Корею, при использовании частотных полос в диапазоне 2 ГГц, которыеWARC-92 выделила для систем третьего поколенияIMT-2000. В Северной Америке, однако, этот спектр частот был уже отдан операторам, использующим системы второго поколения, и дляIMT-2000 новых полос спектра не предоставлено. Таким образом, услуги систем третьего поколения должны реализовываться в выделенных полосах частот путем освобождения в них части спектра для систем третьего поколения. Такой подход называется перераспределением. Глобальный спектр частотIMT-2000 отсутствует в странах, которые следуют принятому в США распределению спектра для систем персональной связи (PCS).

Кроме WCDMA, воздушными интерфейсами для обеспечения услуг систем третьего поколения могут служить технологииEDGEиCDMAс множеством несущих (cdma2000). ТехнологияEDGE(повышение скорости передачи данных для развития системыGSM) может обеспечить услуги систем третьего поколения со скоростями передачи до 500 Кбит/с при разнесении несущихGSM, равном 200 КГц [1].EDGEимеет ряд возможностей по улучшению эффективности использования частотного спектра и по поддержке новых услуг, которые не предусматривалисьGSM.CDMAс множеством несущих может применяться как решение по усовершенствованию существующей технологииIS-95 и более подробно будет рассматриваться в главе 13.

На рис. 1.1 представлены ожидаемые частотные полосы и географические районы где, по всей вероятности, будут применяться эти воздушные интерфейсы. В каждом регионе имеются отдельные исключения в местах, где уже развертываются технологии расширенного множественного доступа.

Рис.1.1. Ожидаемые воздушные интерфейсы и спектры частот

для обеспечения услуг систем третьего поколения.

Распределение спектра в Европе, Японии, Корее и США показано на рис. 1.2. В Европе и в большей части Азии для WCDMAFDDбудут выделены полосыIMT-2000 2x60 МГц (1920-1980 МГц плюс 2110-2170 МГц). Наличие спектра частотTDDнеодинаковое: ожидается, что в Европе для лицензионного использованияTDDбудет предоставляться полоса до 25 МГц в участках спектра 1900- 1920 МГц и 2020- 2025 МГц. Остальная часть непарного спектра (TDD) , как ожидается, будет использована для нелицензионных примененийTDD(SPA: самостоятельно обеспечиваемые применения) в полосе 2110-2120 МГц. СистемыFDDиспользуют различные частотные полосы для восходящего (uplink) и нисходящего (downlink) каналов, разделенных дуплексным расстоянием, в то время, как системыTDDиспользуют одну и ту же частоту как для восходящего (up) , так и для нисходящего канала(down).

В Японии и Корее полоса IMT-2000FDDтакая же, как в Европе и в остальной части Азии. Япония развернулаPDS(персональную цифровую сотовую систему связи) как систему второго поколения, а в Корее используется системаIS-95 как сотовая система и как системаPCS(система персональной связи). Распределение спектра дляPCSв Корее отличается от распределения спектра дляPCSв США: в Корее остается доступным весь спектр, предусмотренный дляITM-2000.В Японии часть спектраITM-2000 используется системойPHS– системой персонального беспроводного телефона.

В Китае в одной части спектра ITM-2000 зарезервированы места дляPCSиWLL(беспроводной сети локального доступа) , хотя они и не выделены ни одному оператору. В зависимости от принятых решений в Китае дляWCDMAFDDмогут быть предоставлены полосы 2x60 МГц в спектре частотIMT-2000. Спектр частот дляTDDтакже имеется в Китае.

Европа

Япония

Корея

США

1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200

Рис. 1.2. Распределение спектра частот в Европе, Японии, Корее и США.

В США новый спектр частот для систем третьего поколения не выделен. Услуги систем третьего поколения могут быть реализованы за счет вкрапления систем третьего поколения в существующий спектр частот PCS. Это потребует изъятия части частот, предназначенных для систем второго поколения, и предоставления их системам третьего поколения. Для полосыPCSв США могут рассматриваться различные проекты систем третьего поколения, но преимущество здесь на стороне системыEDGEкак системы узкополосной. При использованииEDGEпотребуется освобождать меньшую ширину спектра для внедрения услуг систем третьего поколения. Для перераспределения могут рассматриваться также системыCDMAс множеством несущих и системыWCDMA.

EDGEможет использоваться в существующих системахGSM900 иGSM1800 там, где частоты имеются. Этих частотGSMнет в Японии и в Корее. Общая полоса, имеющаяся для работыGSM900, составляет 2x25 МГц плюсEGSM2x10 МГц, а для работыGSM1800 2x75 МГц.EGSM– это система с расширением полосыGSM900. Полностью полосаGSMнедоступна дляEDGEв странах, имеющих системуGSM. Позднее станет возможным перераспределять участки дляWCDMAв полосах частотGSM, но первоначально применениеEDGEбудет наилучшим решением для обеспечения услуг систем третьего поколения в рамках полос, выделенныхGSM.

Лицензирование спектра IMT-2000 уже производится. Первые лицензии дляIMT-2000 уже предоставлены. Начало было положено в Финляндии в марте 1999 г., затем последовала Испания (март 2000 г.). Никаких торгов в Финляндии или Испании не проводилось. Ожидается, что некоторые страны последуют подобному порядку лицензирования, который использовался также дляGSMв Европе. Однако, в ряде стран, например, в Великобритании проводятся торги наподобие торгов в США относительно спектра частот дляPCS. Ожидается, что позднее дляIMT-2000 ,будут выделены дополнительные частоты. Цель состоит в том, чтобы изыскать дополнительные 160 МГц в спектре частот дляIMT-2000 в мае 2000 г. Большая часть новых частот будет выделена в полосах от 2 до 3 ГГц.