IMT-Advanced頻率相關(guān)問題研究進展

0 引言

為了滿足不斷發(fā)展的移動無線通信的需求，根據(jù)ITU-R 228號決議，2003年世界無線電通信大會（WRC-03）確定了2007年WRC-07大會的議題1.4，以考慮滿足IMT-2000以及IMT-Advanced系統(tǒng)未來發(fā)展的相關(guān)頻率問題。ITU-R SG8 WP8F是負責1.4議題的對口組，按照228號決議的要求，該組對IMT-2000以及IMT-Advanced系統(tǒng)未來發(fā)展的頻率需求、候選頻段和共存研究等方面進行了較為全面的研究。本文將對該組的研究成果進行詳細介紹。同時，本文也對WRC-07大會的準備會議CPM07-2（Conference Preparatory Meeting，WRC-07大會的準備會議）的情況作以簡要介紹。

1 IMT-Advanced頻率需求

2006年，ITU-R WP8F 19次會議完成了ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]報告，該報告主要闡述了IMT-2000以及IMT-Advanced未來發(fā)展的頻率需求。

ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]報告中的頻率需求是使用ITU-R M.1768建議中定義的頻譜計算方法計算出來的。ITU-R M.1645建議提出，未來業(yè)務(wù)將由語音業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐远嗝襟w通信業(yè)務(wù)為主，因此M.1768采用了與以往不同的頻率計算方法，并引入了混合業(yè)務(wù)、多種補充系統(tǒng)和無線接入技術(shù)組RATG（Radio Access Techniques Groups）等新概念。其中，RATG是頻率計算方法中最重要的一個定義，它將無線接入技術(shù)劃分為四組：

* RATG1:Pre-IMT系統(tǒng)、IMT-2000和IMT-2000增強型系統(tǒng)（這一分組包括了數(shù)字蜂窩移動系統(tǒng)、IMT-2000系統(tǒng)和IMT-2000增強型系統(tǒng)）。

* RATG2:IMT-Advanced系統(tǒng)（如ITU-R M.1645所描述的具有新的移動接入和新的游牧/本地無線接入能力的系統(tǒng)，但不包括已經(jīng)包含在其他RATG中的系統(tǒng)）。

* RATG3：現(xiàn)有的無線LAN及其增強型系統(tǒng)。

* RATG4:數(shù)字移動廣播系統(tǒng)及其增強型系統(tǒng)（這一分組包含了對移動終端進行廣播的系統(tǒng)）。

基于收集到的市場數(shù)據(jù)，并針對不同的業(yè)務(wù)類別、業(yè)務(wù)環(huán)境、無線環(huán)境和RATG分別經(jīng)過一系列復(fù)雜計算后，ITU-R WP8F工作組得出了IMT-2000和IMT-Advanced頻率需求結(jié)果。由于全球市場發(fā)展不平衡，8F工作組根據(jù)全球不同的市場發(fā)展趨勢，將一些發(fā)展較快、希望盡可能快實現(xiàn)IMT-Advanced通信系統(tǒng)的市場稱為“先進型市場”，把中等發(fā)展的市場稱為“平均型市場”，而把發(fā)展較慢的市場稱為“后進型市場”。三類市場的劃分是基于不同的市場預(yù)測情況得出的。表1是單個運營商情況下，預(yù)測的RATG1和RATG2的頻率需求結(jié)果。表2和表3分別為2020年后進型和先進型市場在不同數(shù)量網(wǎng)絡(luò)情況下的頻率需求。

表1 預(yù)測的RATG1和RATG2的頻率需求（單位：MHz）

表2 預(yù)測的后進型市場的頻率需求（單位：MHz）

表3 預(yù)測的先進型市場的頻率需求（單位：MHz）

從報告結(jié)果可以看出，在單個運營商的情況下，到2020年，用于IMT（包括IMT-2000和IMT-Advanced）系統(tǒng)的頻率需求為1280MHz～1720MHz；多個運營商的情況下，則需要更多的頻率。

2 IMT-Advanced候選頻段

ITU-R WP8F工作組對IMT-2000以及IMT-Advanced系統(tǒng)的可能候選頻段的使用情況進行了調(diào)查和共存研究，并于ITU-R WP8F 第20次會議完成ITU-R M.[IMT.Candi]報告。ITU-R M.[IMT.Candi]報告主要闡述了IMT-2000和IMT-Advanced未來發(fā)展的地面部分的可能候選頻段在各國的使用情況和共存研究信息。

根據(jù)ITU-R M.[IMT.Candi]報告，除了已經(jīng)劃分給IMT-2000的頻段以外，下列頻段還將作為IMT-2000和IMT-Advanced地面部分的候選頻段：410MHz～430MHz、450MHz～470MHz、470MHz～806/862MHz、2.3GHz～2.4GHz、2.7GHz～2.9GHz、3.4GHz～4.2GHz和4.4GHz～4.99GHz。下文將對各個頻段的特點、使用以及相關(guān)的共存研究情況進行介紹。

(1) 410MHz～430MHz和450MHz～470MHz

這些低頻率頻段的優(yōu)點是具有較好的傳播特性、較強的覆蓋優(yōu)勢和較好的成本效益。但是存在著帶寬有限的缺點，可能會限制IMT網(wǎng)絡(luò)的容量。此外，這些頻段的波長可能會影響終端和基站的天線尺寸。目前，在許多國家，這些頻段廣泛用于其他陸地移動業(yè)務(wù)，包括人口密集地區(qū)的公眾保護和救災(zāi)。

ITU-R對該頻段共存情況有了初步的研究結(jié)果。在使用一定干擾降低技術(shù)時，450MHz～470MHz頻段IMT系統(tǒng)與相鄰頻段470MHz～480MHz的廣播業(yè)務(wù)以及440MHz～450MHz頻段IMT系統(tǒng)與無線電定位業(yè)務(wù)是可以鄰頻共存的。但是，在大多數(shù)情況下，450MHz～470MHz頻段IMT系統(tǒng)與固定業(yè)務(wù)以及非IMT移動業(yè)務(wù)很難鄰頻共存，需要采用更合適的干擾降低技術(shù)。

(2) 470MHz～806/862MHz

除了具有低頻率頻段的傳播特性好、覆蓋廣等優(yōu)點外，該頻段的上半部分還與指定給IMT-2000的頻段（806MHz～960MHz）接近，這可以降低設(shè)備的復(fù)雜度。但這一頻段下半部分的波長可能會影響終端和基站的天線尺寸。目前，該頻段已經(jīng)廣泛用于現(xiàn)有的廣播電視系統(tǒng)，雖然引入數(shù)字電視后，通過模擬向數(shù)字電視的轉(zhuǎn)換，可節(jié)省出部分頻段，但是，模擬電視轉(zhuǎn)數(shù)字電視需要一個較長的轉(zhuǎn)換期。

ITU-R WP8F第22次會議形成了470MHz～862 MHz頻段DVB系統(tǒng)與IMT系統(tǒng)的共存研究的輸出文檔，主要結(jié)論包括：IMT-2000的上行與DVB-T的共存有很大困難；在某些條件下可以考慮將IMT-2000下行部署在470MHz～862MHz的部分頻段；關(guān)于是否能為IMT-2000在470MHz～862MHz中劃分專門頻段的問題目前還沒有答案；同時文檔表示這項研究并不全面，沒有考慮到所有可能情況，有一定的局限性。

(3) 2300MHz～2400MHz

本頻段靠近已指定給IMT-2000的頻段，會具有相似的傳播特性，這將有益于降低設(shè)備的復(fù)雜性。目前，有些國家已經(jīng)或正在此頻段部署IMT-2000網(wǎng)絡(luò)。還有一些國家將此頻段用于其他應(yīng)用（例如航空遙測、聲音廣播衛(wèi)星、非移動無線寬帶業(yè)務(wù)）。

(4) 2700MHz～2900MHz

本頻段靠近指定給IMT-2000的頻段，有助于使用與2.5GHz頻段內(nèi)相同的天線，并具有類似的傳播條件。但是，該頻段在ITU-R所有3個業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)已經(jīng)作為主要業(yè)務(wù)劃分給了航空無線電導(dǎo)航這一項生命攸關(guān)的業(yè)務(wù)。在一些國家，該頻段部署著大量的雷達系統(tǒng)。

ITU-R目前的研究表明，在2700MHz～2900MHz頻段工作的現(xiàn)有雷達和IMT-2000系統(tǒng)之間存在的干擾，將會以同頻的方式發(fā)生在航空無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)與氣象雷達之間。此外，某些干擾降低技術(shù)可以縮小雷達與IMT網(wǎng)絡(luò)之間的間隔距離，但是關(guān)于干擾降低技術(shù)在降低此類干擾方面的有效性還未達成一致。

(5) 3400MHz～4200MHz

該頻段的大小可以容納具有大帶寬、大容量要求的IMT-Advanced系統(tǒng)。使用該頻段能夠促進某些國家在該頻段下半部分部署的蜂窩移動通信系統(tǒng)和寬帶無線接入系統(tǒng)的融合。同時，該頻段終端和基站的天線尺寸較小，有助于采用多天線技術(shù)，提高頻譜效率。但是，也存在著以下一些不利因素：FSS(Fixed Satellite Services，衛(wèi)星固定業(yè)務(wù))地面站（包括VSAT）廣泛部署在ITU所有業(yè)務(wù)區(qū)的3625 MHz～4200MHz頻段上、1區(qū)的3400MHz～3625MHz（歐洲部分地區(qū)除外）以及3區(qū)的3400MHz～3625MHz頻段上（亞洲某些國家除外），并在繼續(xù)發(fā)展，這一頻段是FSS的重要頻段；此外，3400MHz～3800MHz頻段在某些國家廣泛用于固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)，還有一些國家將3400MHz～3600MHz子頻段用于無線電定位業(yè)務(wù)。

ITU-R的共存研究表明：在3400MHz～4200MHz頻段FSS與IMT-Advanced系統(tǒng)不能在同一地理區(qū)域共存，需要一定的分隔距離；站址屏蔽等干擾降低技術(shù)可以降低IMT-Advanced系統(tǒng)對FSS地球站的干擾，但任何干擾降低技術(shù)的效果都是與某一具體的地球站有關(guān)的，對能達到該效果的地理環(huán)境需要進一步研究。該頻段的雷達與IMT系統(tǒng)的共存研究報告中給出了機載雷達和船載雷達與IMT系統(tǒng)的保護距離等結(jié)果。

(6) 4400MHz～4990MHz

該頻段與3400MHz～4200MHz頻段類似，具有容量大、天線尺寸小的優(yōu)勢。但是與其他候選頻段相比，此頻段在傳播損耗和對高移動性應(yīng)用的部署方面具有不利影響。另一方面，遵循《無線電規(guī)則》附錄30B各條款（FSS規(guī)劃）的規(guī)定，4500MHz～4800MHz是為ITU所有成員國，特別是發(fā)展中國家預(yù)留的軌道/頻譜資源。4500MHz～4800MHz頻段對于FSS提供基本電信業(yè)務(wù)意義重大。此外，有一些國家還將該頻段用于包含航空移動在內(nèi)的政府業(yè)務(wù)，或者用于長距離鏈路的固定業(yè)務(wù)以及射電天文業(yè)務(wù)等。4500MHz～4800MHz頻段的FSS系統(tǒng)與IMT系統(tǒng)的共存研究結(jié)果與3400MHz～4200MHz頻段的研究結(jié)果類似。

從以上各個候選頻段的優(yōu)缺點來看，總地來說，低頻段傳播特性好、覆蓋廣，可用來滿足IMT-Advanced系統(tǒng)對覆蓋的要求，而高頻段容量大、天線尺寸小，可用來滿足IMT-Advanced系統(tǒng)對容量的要求。從使用情況來看，不同區(qū)域和國家的使用情況和業(yè)務(wù)開展情況各不相同，這些頻段目前很難用于IMT-2000和IMT-Advanced的全球或區(qū)域性部署。從共存研究結(jié)果來看，IMT系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的共存是有一定的困難的，一般都需要地理或者頻率保護間隔，并需要采取一定的干擾降低措施。因此，IMT-2000以及IMT-Advanced系統(tǒng)的候選頻段的確定還需要區(qū)域之間、國家之間的進一步協(xié)調(diào)，以達成共識。

3 CPM07-2會議情況

CPM是WRC大會的準備會議，在每屆WRC大會前會安排兩次CPM會議。第二次CPM會議（CPM-2）一般在WRC大會前半年召開，以討論并最終形成CPM報告（草案）提交WRC大會審議。WRC大會將根據(jù)CPM報告提出的幾種可行性解決方案進行決策，決定新頻率劃分、衛(wèi)星軌位資源使用規(guī)則程序以及不同業(yè)務(wù)間的公用規(guī)則，從而修訂《無線電規(guī)則》相關(guān)條款。

CPM07-2會議已于2007年2月19日至3月2日在瑞士日內(nèi)瓦召開。在此次會議上，議題1.4受到了空前的關(guān)注，大會收到了多篇提案。由于各個利益集團和各國的頻率使用情況不同，在各個候選頻段中，都存在不同的爭論，尤其是2300 MHz～2400MHz、2700 MHz～2900MHz、3400 MHz～5000MHz幾個頻段爭論最為激烈�；�于對ITU-R WP8F研究組的研究成果的審議，并結(jié)合各國家主管部門和區(qū)域電信組織的最新提案，CPM07-2會議形成了最終的報告，為WRC-07會議的最終決策做好了準備。

4 結(jié)束語

無線電頻率是移動通信發(fā)展的基礎(chǔ)，而移動通信產(chǎn)業(yè)不僅涉及各個國家政府的利益，還關(guān)系到各個國家的設(shè)備制造商、運營商的利益，由于各國無線電頻率劃分和使用情況不同，因此也存在著移動業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)之間的利益競爭。今年10月22至11月16日在瑞士日內(nèi)瓦召開的WRC-07大會上將對1.4議題進行審議，關(guān)于IMT-2000以及IMT-Advanced系統(tǒng)未來發(fā)展的相關(guān)頻率問題將產(chǎn)生最終的結(jié)論。

參考文獻

1．ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]：Spectrum requirements for the future development of IMT-2000 and IMT-Advanced

2．ITU-R M.[IMT.CANDI]：Techical and operational information for identifying spectrum for the terrestrial component of future development of IMT-2000 and IMT-Advanced

3．CPM Provisional Report on technical, operational and regulatory/procedural matters to be considered by the 2007 World Radiocommunication Conference

4．郎保真，IMT-A dvanced頻率需求計算方法及結(jié)果，移動通信，2006年10月