ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ頻率分析

摘要：隨著移動通信的不斷發展，對頻率資源的需求也不斷增加。為此，文章對高級國際移動通信(IMT-Advanced)的頻率需求進行了分析，比較了各個候選頻段的優缺點，得到的結論是：現有分配給移動通信的頻率資源遠遠達不到IMT-Advanced的需求，為了更好地提供移動通信服務，需要尋找更多的頻率資源。因此必須在2007年的世界無線電大會上分配足夠的頻率給IMT-Advanced，才能為IMT-Advanced的順利發展提供有力保障。

關鍵詞：移動通信；高級國際移動通信；頻率

Abstract:As mobile communications continue to advance， there is a growing demand for frequency resources. This article makes an analysis of Advanced International Mobile Telecommunications (IMT-Advanced)， and compares advantages and disadvantages of various candidate frequency bands. It finally concludes that it is necessary to find more frequencies to provide better mobile communications service since the available frequencies allocated to mobile communications are far from the demand of IMT-Advanced. Therefore， only when sufficient frequencies are allocated to IMT-Advanced at the World Radio Communication Conference 2007 (WRC-07) can we effectively guarantee the smooth development of IMT-Advanced.

Key words: mobile communication; IMT-Advanced; frequency

無線電頻譜是一種寶貴而又有限的資源。無線電事業的發展離不開頻譜資源，無線電業務能否順利發展取決于有沒有可用的頻段。因此，國際上以及各個國家都設有管理機構來加強無線電頻譜資源的管理，使有限的資源得到充分而有效的利用。由于受到技術上和無線電設備方面的限制，國際電信聯盟(ITU)目前只劃分頻譜資源最高到400 GHz，而目前實用的較高的頻段只是在50 GHz左右。由于無線電波傳播特性所限，蜂窩移動通信業務一般使用3 GHz以下的頻譜。不同的頻段有不同的特性。頻率越低，信號傳播距離越遠，但能攜帶的信息量越??；頻率越高，能攜帶的信息量越大，但傳輸距離越短，容易被樹木和建筑物阻擋。在很高的頻段，降雨也能阻擋無線電信號的傳播。通信業務的使用的頻率主要在100 MHz～3 GHz范圍內，該頻段在傳輸距離和攜帶的信息量兩方面具有較好的平衡特性。

1 現有頻率劃分

中國目前已規劃給第二代公眾移動通信系統的頻段為825～835 MHz/

870～880 MHz、885～915 MHz/

930～960 MHz和1 710～1 755 MHz/

1 805～1 850 MHz頻段，共計170 MHz，其中130 MHz分配給中國移動和中國聯通使用，40 MHz為預留頻率。

2002年10月，信息產業部依據

ITU有關第三代公眾移動通信系統(IMT-2000)頻率劃分和技術標準，按照中國無線電頻率劃分規定，結合中國無線電頻譜使用的實際情況，發布了中國的第三代公眾移動通信系統的工作頻段：

(1)主要工作頻段

頻分雙工(FDD)方式：1 920～

1 980 MHz/2 110～2 170 MHz；

時分雙工(TDD)方式：1 880～

1 920MHz/2 010～2 025 MHz。

(2)補充工作頻段

頻分雙工(FDD)方式：1 755～

1 785 MHz/1 850～1 880 MHz；

時分雙工(TDD)方式：2 300～

2 400 MHz。與無線電定位業務共用，均為主要業務，共用標準另行制訂。

(3)衛星移動通信系統工作頻段

1 980～2 010 MHz / 2 170～

2 200 MHz。

在該規劃方案中，除3G 核心頻段及其周圍區域規劃出55 MHz TDD頻帶之外，中國政府又額外批給了TD-SCDMA標準100 MHz的擴展頻段，相比另兩種3G標準共60 MHz×2的頻寬而言，如此的頻譜規劃方案，表明了中國政府對具有自主知識產權的TD-SCDMA標準的政策傾向。另外，TDD頻段分為3段，分別分布在

1 880 MHz～1 920 MHz、2 010 MHz～

2 025 MHz、2 300 MHz～2 400 MHz之間。信息產業部將TDD核心頻段的規劃與國際保持一致，是希望這種規劃能夠影響到其他國家，使中國的3G標準TD-SCDMA推廣到亞太甚至于全球。因此，該頻率劃分方案的出臺為TD-SCDMA的發展創造了巨大的發展空間。

2 IMT-Advaced頻率需求

為了滿足不斷發展的移動無線通信以及更高的數據速率的需求，作為研究開始的第一步，ITU-R M.1645建議定義了IMT-2000未來發展和IMT-Advanced的框架和總體目標[1]。此框架是基于全球用戶和技術趨勢，同時也包含了發展中國家的需求。另外，基于ITU-R 228號決議，世界無線電通信大會(WRC03)確立了WRC07大會的議題(議題1.4)，考慮IMT-2000未來發展和IMT-Advanced相關的頻率事宜。ITU-R 228號決議要求ITU-R在IMT-Advanced的頻譜需求和潛在的適宜的頻段范圍研究結論的基礎上，及時地向WRC07提供相關的技術研究報告。在上述條件的基礎上，ITU-R SG8 WP8F開始研究與IMT-2000未來發展和IMT-Advanced的頻率相關的事宜，其與頻譜計算方法和需求測算結果相關的報告包括：Report ITU-R M[IMT.MARKET][2]、Report ITU-R M[IMT.RAD_ASPECTS][3]、Report ITU-R M[IMT.METH][4]和Report ITU-R M[IMT.ESTIMATE][5]。

IMT.MARKET是研究未來系統的市場趨勢，如2010年以后的業務總量。這樣的數據將決定所需帶寬的計算以及潛在頻段范圍的選擇。報告IMT.MARKET主要是解決IMT-Advanced的業務和市場問題。

IMT.RAD_ASPECTS是無線部分的研究，如對2010年以后的技術趨勢的研究，也是對IMT-Advanced所需帶寬的計算以及潛在的頻段范圍選擇所必不可少的。這些研究應當是技術中立的并且包含技術參數(如無線環境傳播參數和頻譜效率)。

IMT.RAD_ASPECTS主要是考慮IMT-2000未來發展和IMT-Advanced的技術和覆蓋因素，從技術角度和頻譜效率立場出發解決業務在不同的無線環境間分配比例問題。IMT.METH定義了IMT-Advanced的計算方法。

在計算IMT-2000未來發展和IMT-Advanced的頻率方法中引入了一些新的定義，包括：業務、多種補充系統和無線接入技術分組的綜合參數。其中最重要的一個定義是無線接入技術組(RATG)，在ITU-R M.1645建議中，按照用戶使用趨勢以及業務和應用，將無線通信技術分為如下3種能力：IMT-2000系統能力、新的移動接入能力和游牧/本地無線接入能力。后兩種能力是IMT-Advanced提供的新能力。

RATG的劃分既考慮了M.1645建議，也同時考慮了WRC1.4議題和228決議(WRC2003)的內容，將RATG劃分為如下4種分組：

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

(2)RATG2：IMT-Advanced系統(如ITU-R M-1645所描述的新的移動接入和新的游牧/本地無線接入能力，但不包括其他任何已經包含在RATG中的系統)。

(3)RATG3：現有的無線局域網(WLAN)和其增強型系統。

(4)RATG4：數字移動廣播系統和其增強型系統(這一分組包含了對移動和手持終端進行廣播的系統)。

ITU-R頻率需求的計算結果如表1所示。

表1的需求是一個運營商的情況，不同數量的網絡，會有不同的頻譜需求。表2和表3是不同數量網絡情況下的頻譜需求。

從報告的結果可以看出，到2020年，按照中國3個移動網絡計算，RATG1和RATG2總的頻譜需求范圍是1 560～1 980 MHz，最低的頻譜需求也要1 560 MHz。

3 IMT-Advanced候選頻率分析

IMT-Advanced的候選頻段包括：410～430 MHz、450～470 MHz、470～806

/862 MHz、2.3～2.4 GHz、2.7～2.9 GHz、3.4～4.2 GHz 和4.4～4.99 GHz[6]，下面就對這些頻段的優缺點進行比較分析。

(1)410～430 MHz和450～470 MHz

該頻段的主要優點是：傳播特性好，覆蓋范圍大，成本低，但是終端和基站的天線體積會受到影響。某些國家已經使用450～470 MHz，用于IMT-2000系統。

該頻段的缺點是：頻段帶寬太少，會限制網絡的容量。在許多國家，該頻段都用于其他陸地移動業務，如公共保護及災難拯救(PPDR)。

(2)470～806/862 MHz

該頻段的優點是：具有比更高頻段好的傳播特性，覆蓋范圍大，成本低，但是終端和基站的天線體積會受到影響。該頻段的上端接近于IMT-2000的其他頻段，這可以減少設備復雜度，而470～600 MHz的低端部分具有更好的傳播特性。數字廣播使用同樣的頻段，有助于廣播業務與移動業務的融合。

該頻段的缺點是：主要用于廣播業務。在一些國家，部分頻段用于其他業務(如無線電天文、無線電導航、PPDR等)。另外，蜂窩基站和高功率/高位置的廣播臺站的共存，會帶來鄰道干擾。在該頻段共用移動廣播和IMT業務中，需要保護頻段。

(3)2 300～2 400 MHz

該頻段的主要優點是：接近IMT-2000分配的頻段，具有類似的傳播特性。

該頻段的主要缺點是：考慮道IMT頻譜需求和特性，頻段可用帶寬不足。某些國家已經將該頻段用于其他應用(如航空遙測、語音廣播衛星、非移動無線寬帶業務等)。

(4)2 700～2 900 MHz

該頻段優點是：接近IMT-2000已經分配的頻段，有助于使用2.5～2.69 GHz頻段的天線，提供類似的傳播特性。某些國家只是將該頻段分配給有限的雷達系統。

該頻段缺點是：在ITU-R的3個地區，無線電導航和生命安全業務是主要業務。

(5)3 400～4 200 MHz

該頻段優點是：頻段帶寬較大，足夠提供IMT-Advanced系統，能夠提供很大的容量；使用該頻段有助于蜂窩系統和已經在某些國家部署的寬帶無線接入系統之間的覆蓋；在某些國家，固定業務(FS)和固定衛星業務(FSS)沒有部署在3.4～3.6 GHz子頻段；終端和基站天線體積小，可以使用多天線技術來提高頻譜效率。

該頻段缺點是：在所有區域，該頻段都已經被固定和固定衛星業務臺站使用；在3 625～4 200 MHz頻段部署了大量的FSS地球站(包括甚小天線口徑衛星終端)，并且在不斷發展；該頻段對于FSS而言非常重要，因為該頻段大氣吸收很少，因此可以改善可靠性和覆蓋，尤其是在嚴重的雨區；許多發展中國家依賴于該頻段的衛星鏈路提供國內和國際鏈接，在可見的將來也會持續使用；3 400～

3 800 MHz在一些國家用于固定和移動寬帶無線接入系統；一些國家使用3 400～3 600 MHz頻段無線電定位。

(6)4 400～4 990 MHz

該頻段優點是：頻段較寬，可以提供IMT-Advanced系統，可以提供較大的容量。終端和基站的天線較小，適于采用多天線技術，提供更高的頻率效率。

該頻段缺點是：4 500～4 800 MHz頻段在固定衛星業務計劃中規定，預留軌道/頻譜資源給將來使用，并平等地分配給ITU的所有國家成員使用，尤其是發展中國家；該計劃對于政府間系統，如非洲地區衛星通信組織(RASCOM)，包括50個非洲國家使用或準備部署衛星系統；4 500～

4 800 MHz對于FSS提供基本電信系統設施很重要，因為大氣吸收在這個頻段很低，具有很高的可靠性和覆蓋性，尤其是在雨量較大的地區；與其他頻段相比，該頻段傳播損耗較大，這對高速移動應用非常不利；某些國家將該頻段用于政府業務，包括航空移動，或者長距離鏈路的FS，部分頻段也用于射電天文業務。

4 結束語

根據移動通信的發展來看，1992年的WRC大會上分配3G頻率，2000年3G開始投入使用，2011年4G標準將發布，2012將投入商用。因此，2007年10月在日內瓦舉行的WRC2007，將會決定IMT-Advanced的頻率分配問題，這對于IMT-Advanced來說是非常重要的。但是，由于頻率資源涉及到各個國家的根本利益，同時也涉及到各個國家內不同部門的利益，IMT-Advanced的頻率分配將注定不會是一帆風順的。我們認為，及時為未來移動通信規劃必要的頻率資源非常重要，只有為移動通信提供頻率資源保障，才能更好地促進移動通信的發展。

5 參考文獻

[1] Framework and overall objectives of the future development of IMT-2000 and systems beyond IMT-2000 [R]. Recommendation ITU-R M.1645. 2003.

[2] World mobile telecommunication market forecast [R]. Report ITU-R M.[IMT.MARKET]. 2005.

[3] Radio aspects for the terrestrial component of IMT-2000 and systems beyond IMT-2000 [R]. Report ITU-R M.[IMT.RAD_ASPECTS]. 2006.

[4] Methodology for calculation of spectrum requirements for the future development of IMT-2000 and systems beyond IMT-2000 [R]. Report ITU-R M.[IMT.METH]. 2005.

[5] Spectrum requirements for the future development of IMT-2000 and IMT-Advanced [R]. Report ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]. 2006.

[6] Provisional report of the CPM to WRC-07 [R]. ITU-R. 2007.

收稿日期：2007-03-01