UMTS通信技術特性及技術分析

　　四、UMTS技術

　　注意: UMTS的許多技術特征是所有W-CDMA變種所共同具有的，更多信息請參看條目W-CDMA。以下僅討論UMTS特有的一些技術特征，它們不適用于FOMA或其他W-CDMA變種。

　　簡單的說，UMTS結合了W-CDMA的空中接口(移動電話和基站的空中通信協議)、GSM系統的移動應用核心部分(MAP,參見en:MAP)(此協議提供從用戶或者到用戶的呼叫路由功能)，以及GSM的語音編碼算法例如自適應多速率(AMR)和加強全速率(EFR)(它們定義了將語音數字化、壓縮、編碼的方法)。換言之，W-CDMA(依照IMT-2000的定義)只是一個空中接口，而UMTS才是一個用于3G全球移動通訊的完整協議棧，可用來代替GSM。然而，實際上也經常將W-CDMA作為所有采用該空中接口的3G標準族的總稱，包括UMTS，FOMA和J-Phone.

　　與其它W-CDMA變種一樣，UMTS使用一對5 MHz信道，上行信道在1900 MHz附近，下行信道在2100 MHz附近。相比之下，CDMA2000則可在每個方向上使用一個或多個1.25 MHz信道，因此UMTS常因為它的高帶寬需求而受到批評。

　　UMTS原先規定的頻段為上行1885-2025 MHz，下行2110-2200 MHz。目前的頻段分配可參見[1]。

　　對現有的GSM運營商有一個簡單但比較昂貴的升級到UMTS的方案：大部分現有的基礎設施可以維持原狀，但是獲得頻段授權和在現有基站塔上完成UMTS覆蓋的費用可能極其高昂。

　　UMTS與GSM的一個主要的差別是由無線接口等構成的通用無

　　基本的公用陸地移動網(PLMN)配置線接入網(GRAN)，它能夠聯入不同的骨干網絡，如英特網、ISDN、GSM或者UMTS網絡。GRAN包含OSI模型的低三層(物理層、數據鏈路層、網絡層)。 網絡層(OSI 3)協議包括RRM協議(RRM)，它負責管理移動設備與固定網絡之間的承載信道，并完成切換功能。

　　互操作性和全球漫游

　　在空中接口層，UMTS兼容GSM。盡管市場上現在的UMTS手機都是UMTS/GSM雙模手機但是他們都能在純GSM的網絡中很好的工作。如果一個UMTS用戶漫游到沒有UMTS覆蓋的地方，他的手機會自動切換到GSM模式(要支付漫游費用)。如果用戶在通話中漫游出了UMTS覆蓋范圍，那么電話將會切換到有GSM覆蓋的區域去。普通GSM手機不能在UMTS網絡使用。

　　沃達豐-日本 (前身 J-Phone) 有一個使用W-CDMA并兼容UMTS的3G網絡。這使得UMTS成為真正的全球無線標準。當前的全球無線標準, GSM適用于除了日本和韓國以外多數國家。

　　NTT DoCoMo的3G網絡, FOMA,同樣使用W-CDMA, 但是不兼容UMTS。 然而NTT DoCoMo擁有ATT無線實驗室18的股份原來還持有3UK20的股份。 這些在國外的資本為未來的全球漫游解決方案提供一個測試平臺. (到2004年12月)

　　所有UMTS/GSM雙模電話都應當兼容現存GSM標準SIM卡. 有時你被允許在同一個運營商網絡里使用SIM卡在UMTS網絡漫游。

　　在美國, 由于現存的對頻率使用的限制只是運營商ATT無線的網絡只能在1900MHz頻段。 為美國市場設計的UMTS手機跟其他區域的有所區別，這也反映了當前美國的GSM手機和GSM網絡使用不同與其他國家的狀況。盡管聯邦通訊委員會(FCC)已經決議允許附加2100MHz頻段給UMTS，大多數獲得UMTS授權的運營商好像打算放棄承擔保證實現全球漫游的責任。

　　盡管歐亞手機可以實現漫游，但是到2004年12月在美國實現與歐亞漫游可能性還不大。

　　頻譜分配

　　超過120份許可證已經頒發給全世界的運營商(截至2004年)，特別是基于GSM的無線訪問技術W-CDMA。由于技術還在不斷的完善中，所以政客過于倉促的賣出許可，成百上千億美元的許可證費用流入公共預算。 僅僅在德國，許可證費用就高達508億歐元。運營商被期望在2005年開始從這些許可盈利。

　　在北美ITU已經為UMTS分配了頻段。 1900MHz范圍應用于2G (PCS) 服務, 2100 MHz 范圍用于衛星通訊。 盡管在北美UMTS將要不得不與現存2G服務共享1900MHz頻段，但是國際上正試圖為3G服務釋放2100MHz頻段。 2G GSM 服務因使用900MHz和1800MHz，因此不再共享任何UMTS服務的頻段。

　　到為3G分配新的特定頻段之前，北美還沒有廠商回答UMTS使用那些頻率。 ATT Wireless 2004年底已經確定在美國 確定為UMTS服務啟用了為2GPCS服務使用的1900 MHz頻段。最初在加拿大展示的UMTS服務也使用1900MHz頻段。

　　其他競爭標準

　　除UMTS還有其他的3G標準，例如CDMA2000和專有系統包括Arraycom的iBurst， Flarion and WCDMA-TDD (無線IP)。然而，人們還是比較期望3GSM/UMTS成為取代當前GSM標準的統治地位成為事實的3G。

　　CDMA2000和W-CDMA是ITU認可的IMT-20003G標準族成員 ,另外的還有EDEG和中國自有3G標準TD-SCDMA。

　　CDMA2000改良升級自CDMA1x,不需要新的頻段分配，可以穩定運行在現有PCS頻段。

　　大多數現有的GSM運營商因為高昂的頻段和設備費用對UMTS持觀望態度。

　　多數北美GSM運營商已接受EDGE作為暫定3G解決方案。 ATT無線2003年本國范圍內開始運行EDGE，Cingular 也在本國內運行，T-Mobile美國 計劃全美范圍提供EDGE。Rogers Wireless在2003年晚期開始在加拿大范圍內投入運行EDGE服務。EDGE的好處是它有效利用現有GSM頻段而且兼容現有GSM手機。EDGE為GSM運營商與CDMA2000競爭提供了一個短期的升級途經。

　　開源的 UMTS 項目　開源對于行行業業的影響是無需置疑的，對于 UMTS 也一樣。開源軟件無線電 GNU Radio 是免費的軟件開發工具套件。它提供信號運行和處理模塊，用它可以在易制作的低成本的射頻(RF)硬件和通用微處理器上實現軟件定義無線電。這套套件廣泛用于業余愛好者，學術機構和商業機構用來研究和構建無線通信系統。 GNU Radio 的應用主要是用 Python 編程語言來編寫的。但是其核心信號處理模塊是C++在帶浮點運算的微處理器上構建的。因此，開發者能夠簡單快速的構建一個實時、高容量的無線通信系統。 盡管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在沒有射頻 RF 硬件部件的境況下支持對預先存儲和(信號發生器)生成的數據進行信號處理的算法的研究。