B3G研究与标准化进展

阳光无线

摘要　在市场业务需求与无线新技术发展的联合驱动下，B3G将要从研究领域的热点进入实际的产业化应用过程。本文以ITU对于IMT-Advanced的工作计划为线索，结合IEEE、3GPP/3GPP2等国际标准化组织的技术发展情况，介绍关于B3G的研究与标准化进展。

1、概述

每4年一届的世界无线电大会（WRC）是影响全球无线通信发展的重要事件，尤其是其中对于移动通信频谱的划分，更是移动通信产业中重要的事件之一。1992年在WRC上确定的IMT-2000（3G）频段，促进了随后3G技术的发展，以及2000年正式的全球标准化，是今天3G在产业上取得成功的基础。为了能够及时地将技术的发展映射到产业上以服务于最终用户，在ITU（国际电联）的领导下，以技术标准化的形式，制定了系统技术更新换代的工作计划。2003年在WRC上确定了将在下一届会议上讨论对于超IMT-2000（beyond IMT-2000，即B3G）的频率划分，这标志B3G国际标准化的开始，相关的技术将从研究领域进入实质的产业标准。

2、ITU对B3G的定义

根据技术的发展以及对移动通信市场需求的预测，在ITU中对3G、B3G系统的能力以及相互之间的关系进行了描述，如图1所示。可以看到，在IMT-2000继续发展提高的同时，为了能够更好地满足市场需求的快速发展，定义了新的超IMT-2000的体系，并且正式命名为IMT-Advanced。相比较于IMT-2000的继续发展，IMT-Advanced允许采用更多的革命性的技术来实现更高的性能，例如采用新的空中接口多址技术。

图1给出了目前ITU对于B3G系统能力的整体描述，可以看到B3G系统将在支持目前3G所具有的系统能力的基础上，按照未来用户需求的发展趋势，提供更高数据率的通信能力。在系统性能上，IMT-2000通过继续发展，其系统通信能力预计将达到大约30 Mbit/s，在ITU中对IMT-Advanced提出了设计目标：高速情况下100 Mbit/s，低速情况下1 Gbit/s的无线通信能力，预计将能够满足2010年左右移动通信市场的需求，为IMT-2000以及其他无线通信系统提供良好的补充。

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图1　3G和B3G系统能力的描述

3、ITU对B3G标准化的时间计划

下面简单回顾在2000年以前，ITU对于3G系统国际标准化的进程。在1992年WRC上确定了用于3G（IMT-2000）的无线电频率，为随后相应技术的发展指明了方向，1997年ITU向所有成员发出了征集3G候选技术的“通函”（指ITU针对各成员国的联络函）文件，随后开始了候选技术提交、评估以及技术融合的过程，为了在全球范围内形成尽量统一的3G标准，以利于整体产业的发展。经过长时间的讨论与共识的达成，1999年11月ITU正式发布了包括5种技术的全球3G标准（IMT-2000），我国提交的TD-SCDMA就是这5种技术之一。

采取类似的工作流程，ITU制定了针对B3G（IMT-Advanced）进行国际标准化的工作计划，如图2所示，整个工作过程分为：确定工作原则（principle），起草通函文件（circular 1etter），征集候选技术（proposal），对提交的候选技术进行评估以及达成共识（evaluation，consensus building）、最后形成相应的技术研究报告（IMT.RADIO）以及技术标准文件（IMT.RSPEC）。

从图2中ITU对整个时间计划的安排来看，与以往3G的相关工作类似，以频谱的划分为一个关键点，2007年10月WRC将对IMT-Advanced所使用的无线电频率资源划分，ITU将在2008年初向所有成员发出征集B3G候选技术的“通函”文件，将通知成员国ITU将开始征集B3G候选技术，并提供ITU的工作计划、成员国如何提交候选技术等必要信息。因为相对于1992年的3G来说，目前市场需求的发展以及B3G的技术积累相对都已经比较成熟，因此工作计划的安排要更快一些。随着“通函”文件的发出，2008年下半年将开始提交候选技术、评估以及技术融合的过程，同样地，尽可能统一的全球B3G标准将是工作的重要目标。根据目前的工作计划，在2010年底，ITU将完成第一阶段的工作，发布第一版本的全球B3G标准。

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图2  ITU对IMT-Advanced标准化的工作计划

4、标准化组织对于B3G的技术研究情况

众所周知，对于3G的发展，除ITU之外，产业界还存在两个主要的国际标准化组织3GPP和3GPP2，其中3GPP主要进行WCDMA和TD-SCDMA的工作，3GPP2主要进行cdma2000的工作。在ITU将这几种技术确定为IMT-2000的成员之后。其系统技术规范的维护、升级工作主要是在这些产业界的国际标准化组织中进行的，它们对这3个主要的3G标准的技术发展起到了关键的作用。另外，随着IEEE 802系列Wi-Fi、WiMAX等技术受到人们广泛的关注，IEEE也开始成为移动通信领域中一个热门的国际标准化组织。因此当移动通信向B3G发展时，这几个代表相关产业界技术发展趋势的国际标准化组织，自然成为大家关注的重点。实际上，为了跟上ITU的时间计划，这几个组织也都已经开始了相关的准备工作。

其中，IEEE最早开始了相关的工作。2006年12月IEEE启动了称为802.16m的工作，根据它的系统需求文件，802.16m将是基于WiMAX（802.16e）进行的增强，以适应下一代移动通信网络的需求。其中，明确提出系统将以满足ITU对于IMT-Advanced的需求为目标，相关成果将根据ITU的工作流程，作为B3G的候选技术向ITU进行提交。目前，IEEE对于802.16m已经制定了整体的工作计划，近期将完成系统需求的描述文件，然后启动具体系统设计的技术讨论工作，最后在2009年完成802.16m技术标准的制定工作。在整体的工作计划中，802.16m还根据ITU的工作计划，制定了各个阶段向ITU IMT-Advanced的相关输出，以确保IEEE 802.16m的工作能够与ITU的工作同步，并且最终成为ITU IMT-Advanced的成员之一。

同时，3GPP/3GPP2也都开始了相关的准备工作。在3GPP最近的高层会议上。各个标准化组织成员将各成员在3GPP中合作的范围，由目前的3G扩展到包含IMT-Advanced进行了详细地讨论，类似的事情也正在3GPP2中进行。由于这两个组织在3G发展中的突出作用，人们普遍认为它们在B3G阶段仍然可以发挥重要的作用，所以为了避免过多的组织，保持组织和产业的延续性，成员们普遍对这两个组织的工作范围扩展到包含IMT-Advanced持积极支持的态度。可以预计，这两个组织将很快就范围扩展的具体事项达成一致，正式加入准备ITU IMT-Advanced候选技术提案工作行列中。

另外值得一提的是，在原来3G CDMA工作的基础上（3GPP中的WCDMA和TD-SCDMA，3GPP2中的cdma2000），这两个组织都进行了关于3G系统长期演进的研究项目（3GPP的LTE（long term evolution）和3GPP2的UMB（ultra mobile broadband）），与原来3G系统的技术更新不同的是，这两个关于长期演进的研究项目都引入了“革命性”的技术，标志性的就是空中接口都采用了基于OFDM新的多址方式，而这在目前通常被认为是B3G的典型技术，因此类似于IEEE中通过对802.16e（WiMAX）增强为802.16m作为IMT-Advanced的候选提案，也存在一种普遍的观点，认为3GPP和3GPP2中的长期演进系统（LTE和UMB）也将作为它们对IMT-Advanced工作的基础，通过技术增强来满足ITU对于IMT-Advanced的要求，并最终作为这两个组织向ITU提交的IMT-Advanced候选提案。

可以预计，LTE+将在目前LTE 20 MHz最大系统带宽的基础上研究扩展方案，实现与IMT-Advanced需求相适应的100 MHz；其次将寻求进一步提高系统频谱利用率的技术方案，在LTE目前5 bit/（s·Hz）的基础上达到IMT-Advanced 10 bit/（s·Hz）的指标要求，增加MIMO天线的维度以及采用更先进的调制方式等都是有可能的研究方向。另外可以看到的关键问题是无线辐射的控制，人们对无线设备所产生的辐射的重视程度已经不允许今天的移动通信系统再提高设备的发射功率，但是人们对通信宽带化的需求却没有停止，在可允许的发射功率下实现100 MHz、1 Gbit/s的宽带无线通信将是一项具有挑战性的研究课题。同时，随着无线业务越来越密集，可用的频谱逐渐聚集在信号传播衰落更大的高频段，也从另一个方面加剧了可用信号功率与通信宽带化之间的矛盾。由于各种限制，无线设备的发射总功率已经难以再大幅提高，但是通信的带宽在不断增大，这就降低了信号的功率谱密度，而该指标与无线通信系统的性能直接相关；另一方面随着频段升高带来更大的信号传播衰落，接收端的信号强度将进一步降低，这将给通信系统提出很高的要求。相信接力通信（relay）、分布式天线系统（distributed antenna）等热门技术都将有机会体现其价值。

5、结语

随着移动通信市场需求和技术的发展，将B3G由研究领域推向产业化的工作即将开始，ITU正在进行IMT-Advanced的整体工作计划，这将是IMT-2000之后将新的技术和系统性创新向全球的移动通信产业推进，成为全世界认可和采用的国际标准的一次重要机遇。IEEE、3GPP/3GPP2等在目前移动通信产业中发挥着重要作用的国际标准化组织都已经开始着手准备IMT-Advanced的候选提案。同时，可以预计其他国际/地区性组织甚至各个国家作为ITU的成员，也将抓住机遇向ITU展示各自的工作成果。所以，随着IMT-Advanced工作的进行，今后的几年时间，ITU将再次成为人们关注的焦点，成为全世界移动通信新技术展示的舞台。


作者：林辉   来源：泰尔网