IMT-Advanced频率相关问题研究进展

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引言
　　为了满足不断发展的移动无线通信的需求，根据ITU-R 228号决议，2003年世界无线电通信大会（WRC-03）确定了2007年WRC-07大会的议题1.4，以考虑满足IMT-2000以及IMT-Advanced系统未来发展的相关频率问题。ITU-R SG8 WP8F是负责1.4议题的对口组，按照228号决议的要求，该组对IMT-2000以及IMT-Advanced系统未来发展的频率需求、候选频段和共存研究等方面进行了较为全面的研究。本文将对该组的研究成果进行详细介绍。同时，本文也对WRC-07大会的准备会议CPM07-2（Conference Preparatory Meeting，WRC-07大会的准备会议）的情况作以简要介绍。
1 IMT-Advanced频率需求
　　2006年，ITU-R WP8F 19次会议完成了ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]报告，该报告主要阐述了IMT-2000以及IMT-Advanced未来发展的频率需求。
　　ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]报告中的频率需求是使用ITU-R M.1768建议中定义的频谱计算方法计算出来的。ITU-R M.1645建议提出，未来业务将由语音业务为主转变为以多媒体通信业务为主，因此M.1768采用了与以往不同的频率计算方法，并引入了混合业务、多种补充系统和无线接入技术组RATG（Radio Access Techniques Groups）等新概念。其中，RATG是频率计算方法中最重要的一个定义，它将无线接入技术划分为四组：
　　* RATG1:Pre-IMT系统、IMT-2000和IMT-2000增强型系统（这一分组包括了数字蜂窝移动系统、IMT-2000系统和IMT-2000增强型系统）。
　　* RATG2:IMT-Advanced系统（如ITU-R M.1645所描述的具有新的移动接入和新的游牧/本地无线接入能力的系统，但不包括已经包含在其他RATG中的系统）。
　　* RATG3：现有的无线LAN及其增强型系统。
　　* RATG4:数字移动广播系统及其增强型系统（这一分组包含了对移动终端进行广播的系统）。
　　基于收集到的市场数据，并针对不同的业务类别、业务环境、无线环境和RATG分别经过一系列复杂计算后，ITU-R WP8F工作组得出了IMT-2000和IMT-Advanced频率需求结果。由于全球市场发展不平衡，8F工作组根据全球不同的市场发展趋势，将一些发展较快、希望尽可能快实现IMT-Advanced通信系统的市场称为“先进型市场”，把中等发展的市场称为“平均型市场”，而把发展较慢的市场称为“后进型市场”。三类市场的划分是基于不同的市场预测情况得出的。表1是单个运营商情况下，预测的RATG1和RATG2的频率需求结果。表2和表3分别为2020年后进型和先进型市场在不同数量网络情况下的频率需求。

　　表1 预测的RATG1和RATG2的频率需求（单位：MHz）

　　表2 预测的后进型市场的频率需求（单位：MHz）

　　表3 预测的先进型市场的频率需求（单位：MHz）

　　

　　从报告结果可以看出，在单个运营商的情况下，到2020年，用于IMT（包括IMT-2000和IMT-Advanced）系统的频率需求为1280MHz～1720MHz；多个运营商的情况下，则需要更多的频率。
2 IMT-Advanced候选频段
　　ITU-R WP8F工作组对IMT-2000以及IMT-Advanced系统的可能候选频段的使用情况进行了调查和共存研究，并于ITU-R WP8F 第20次会议完成ITU-R M.[IMT.Candi]报告。ITU-R M.[IMT.Candi]报告主要阐述了IMT-2000和IMT-Advanced未来发展的地面部分的可能候选频段在各国的使用情况和共存研究信息。
　　根据ITU-R M.[IMT.Candi]报告，除了已经划分给IMT-2000的频段以外，下列频段还将作为IMT-2000和IMT-Advanced地面部分的候选频段：410MHz～430MHz、450MHz～470MHz、470MHz～806/862MHz、2.3GHz～2.4GHz、2.7GHz～2.9GHz、3.4GHz～4.2GHz和4.4GHz～4.99GHz。下文将对各个频段的特点、使用以及相关的共存研究情况进行介绍。
　　(1) 410MHz～430MHz和450MHz～470MHz
　　这些低频率频段的优点是具有较好的传播特性、较强的覆盖优势和较好的成本效益。但是存在着带宽有限的缺点，可能会限制IMT网络的容量。此外，这些频段的波长可能会影响终端和基站的天线尺寸。目前，在许多国家，这些频段广泛用于其他陆地移动业务，包括人口密集地区的公众保护和救灾。
　　ITU-R对该频段共存情况有了初步的研究结果。在使用一定干扰降低技术时，450MHz～470MHz频段IMT系统与相邻频段470MHz～480MHz的广播业务以及440MHz～450MHz频段IMT系统与无线电定位业务是可以邻频共存的。但是，在大多数情况下，450MHz～470MHz频段IMT系统与固定业务以及非IMT移动业务很难邻频共存，需要采用更合适的干扰降低技术。
　　(2) 470MHz～806/862MHz
　　除了具有低频率频段的传播特性好、覆盖广等优点外，该频段的上半部分还与指定给IMT-2000的频段（806MHz～960MHz）接近，这可以降低设备的复杂度。但这一频段下半部分的波长可能会影响终端和基站的天线尺寸。目前，该频段已经广泛用于现有的广播电视系统，虽然引入数字电视后，通过模拟向数字电视的转换，可节省出部分频段，但是，模拟电视转数字电视需要一个较长的转换期。
　　ITU-R WP8F第22次会议形成了470MHz～862 MHz频段DVB系统与IMT系统的共存研究的输出文档，主要结论包括：IMT-2000的上行与DVB-T的共存有很大困难；在某些条件下可以考虑将IMT-2000下行部署在470MHz～862MHz的部分频段；关于是否能为IMT-2000在470MHz～862MHz中划分专门频段的问题目前还没有答案；同时文档表示这项研究并不全面，没有考虑到所有可能情况，有一定的局限性。
　　(3) 2300MHz～2400MHz
　　本频段靠近已指定给IMT-2000的频段，会具有相似的传播特性，这将有益于降低设备的复杂性。目前，有些国家已经或正在此频段部署IMT-2000网络。还有一些国家将此频段用于其他应用（例如航空遥测、声音广播卫星、非移动无线宽带业务）。
　　(4) 2700MHz～2900MHz
　　本频段靠近指定给IMT-2000的频段，有助于使用与2.5GHz频段内相同的天线，并具有类似的传播条件。但是，该频段在ITU-R所有3个业务区内已经作为主要业务划分给了航空无线电导航这一项生命攸关的业务。在一些国家，该频段部署着大量的雷达系统。
　　ITU-R目前的研究表明，在2700MHz～2900MHz频段工作的现有雷达和IMT-2000系统之间存在的干扰，将会以同频的方式发生在航空无线电导航业务与气象雷达之间。此外，某些干扰降低技术可以缩小雷达与IMT网络之间的间隔距离，但是关于干扰降低技术在降低此类干扰方面的有效性还未达成一致。
　　(5) 3400MHz～4200MHz
　　该频段的大小可以容纳具有大带宽、大容量要求的IMT-Advanced系统。使用该频段能够促进某些国家在该频段下半部分部署的蜂窝移动通信系统和宽带无线接入系统的融合。同时，该频段终端和基站的天线尺寸较小，有助于采用多天线技术，提高频谱效率。但是，也存在着以下一些不利因素：FSS(Fixed Satellite Services，卫星固定业务)地面站（包括VSAT）广泛部署在ITU所有业务区的3625 MHz～4200MHz频段上、1区的3400MHz～3625MHz（欧洲部分地区除外）以及3区的3400MHz～3625MHz频段上（亚洲某些国家除外），并在继续发展，这一频段是FSS的重要频段；此外，3400MHz～3800MHz频段在某些国家广泛用于固定和移动宽带无线接入系统，还有一些国家将3400MHz～3600MHz子频段用于无线电定位业务。
　　ITU-R的共存研究表明：在3400MHz～4200MHz频段FSS与IMT-Advanced系统不能在同一地理区域共存，需要一定的分隔距离；站址屏蔽等干扰降低技术可以降低IMT-Advanced系统对FSS地球站的干扰，但任何干扰降低技术的效果都是与某一具体的地球站有关的，对能达到该效果的地理环境需要进一步研究。该频段的雷达与IMT系统的共存研究报告中给出了机载雷达和船载雷达与IMT系统的保护距离等结果。
　　(6) 4400MHz～4990MHz
　　该频段与3400MHz～4200MHz频段类似，具有容量大、天线尺寸小的优势。但是与其他候选频段相比，此频段在传播损耗和对高移动性应用的部署方面具有不利影响。另一方面，遵循《无线电规则》附录30B各条款（FSS规划）的规定，4500MHz～4800MHz是为ITU所有成员国，特别是发展中国家预留的轨道/频谱资源。4500MHz～4800MHz频段对于FSS提供基本电信业务意义重大。此外，有一些国家还将该频段用于包含航空移动在内的政府业务，或者用于长距离链路的固定业务以及射电天文业务等。4500MHz～4800MHz频段的FSS系统与IMT系统的共存研究结果与3400MHz～4200MHz频段的研究结果类似。
　　从以上各个候选频段的优缺点来看，总地来说，低频段传播特性好、覆盖广，可用来满足IMT-Advanced系统对覆盖的要求，而高频段容量大、天线尺寸小，可用来满足IMT-Advanced系统对容量的要求。从使用情况来看，不同区域和国家的使用情况和业务开展情况各不相同，这些频段目前很难用于IMT-2000和IMT-Advanced的全球或区域性部署。从共存研究结果来看，IMT系统与其他系统的共存是有一定的困难的，一般都需要地理或者频率保护间隔，并需要采取一定的干扰降低措施。因此，IMT-2000以及IMT-Advanced系统的候选频段的确定还需要区域之间、国家之间的进一步协调，以达成共识。
3 CPM07-2会议情况
　　CPM是WRC大会的准备会议，在每届WRC大会前会安排两次CPM会议。第二次CPM会议（CPM-2）一般在WRC大会前半年召开，以讨论并最终形成CPM报告（草案）提交WRC大会审议。WRC大会将根据CPM报告提出的几种可行性解决方案进行决策，决定新频率划分、卫星轨位资源使用规则程序以及不同业务间的公用规则，从而修订《无线电规则》相关条款。
　　CPM07-2会议已于2007年2月19日至3月2日在瑞士日内瓦召开。在此次会议上，议题1.4受到了空前的关注，大会收到了多篇提案。由于各个利益集团和各国的频率使用情况不同，在各个候选频段中，都存在不同的争论，尤其是2300 MHz～2400MHz、2700 MHz～2900MHz、3400 MHz～5000MHz几个频段争论最为激烈。基于对ITU-R WP8F研究组的研究成果的审议，并结合各国家主管部门和区域电信组织的最新提案，CPM07-2会议形成了最终的报告，为WRC-07会议的最终决策做好了准备。
4 结束语
　　无线电频率是移动通信发展的基础，而移动通信产业不仅涉及各个国家政府的利益，还关系到各个国家的设备制造商、运营商的利益，由于各国无线电频率划分和使用情况不同，因此也存在着移动业务和其他业务之间的利益竞争。今年10月22至11月16日在瑞士日内瓦召开的WRC-07大会上将对1.4议题进行审议，关于IMT-2000以及IMT-Advanced系统未来发展的相关频率问题将产生最终的结论。
　　参考文献
　　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频率需求计算方法及结果，移动通信，2006年10月