b3g

B3G:Beyond Third Generation in mobile communication system，即超三代移動通信系統。 相對於3G移動通信，B3G有著更高的傳輸效率和更全的業務類型。

基本介紹

• 中文名：超三代移動通信系統
• 外文名：Beyond Third Generation in mobile communication system
• 簡稱：B3G
• 特色：傳輸效率高業務類型全
• 技術名：IMT-2000
• 正式命名：2006年

超三代移動通信系統

B3G技術的研究從20世紀末3G技術完成標準化之時就開始了。2006年，ITU-R正式將B3G技術命名為IMT-Advanced技術（3G技術名為IMT-2000）。根據原定的工作計畫，IMT-Advanced的標準化已經“近在眼前”。ITU-R將在2008年2月向各國發出通函，向各國和各標準化組織徵集IMT-Advanced技術提案。IMT-Advanced技術需要實現更高的數據率和更大的系統容量，目標峰值速率為：低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbit/s以上；高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbit/s以上。

國際上針對IMT-Advanced的研究已經取得了一系列重要的進展。日本NTTDoCoMo公司已經通過4×4和12×12多天線MIMO技術在100MHz頻寬下分別驗證了1Gbit/s（室外試驗）和5Gbit/s的峰值傳輸速率，在硬體實現方面處於世界領先位置。歐盟第6框架研究項目WINNER自2004年啟動以來，吸引了歐洲各主要通信設備商。第一階段（PhaseⅠ）已於2005年底完成，就各種B3G關鍵技術進行了廣泛的調研，形成了系統化的研究結論；將於2007年底完成的第二階段（PhaseⅡ）將完成系統設計和性能評估，形成完善的技術方案；2008年開始的第三階段（PhaseⅢ）將進行演示系統的開發和實驗。同時，歐盟大力支持的世界無線研究論壇（WWRF）已經成為國際B3G技術交流的主要平台之一。另外，日本和韓國也分別成立了mITF論壇和NGMC論壇，推廣自己的B3G研究成果。

國內，北京郵電大學、華中科技大學、上海交通大學、成都電子科技大學研究其時分部分，清華大學、東南大學、中國科學技術大學研究其頻分部分。

整體架構

隨著人類社會的飛速發展和不斷進步，人們越來越嚮往利用隨身攜帶的手機隨時隨地進行相互的通信聯絡，因此B3G通信系統不會只局限在移動蜂窩網中使用，移動通信的研究範圍應當擴大。誠然，移動蜂窩網已經為人們自由地進行通信聯絡發揮出前所未有的作用，它們繼續改進和發展是完全符合社會需求的。但是，除了移動蜂窩網以外，還有無線區域網路WLAN、無線城域網WMAN、無線個域網WPAN、衛星通信網路、數字廣播網、平流層通信網、傳統有線連線網等。這些接入網各有特色和最佳適用環境，因此B3G通信系統不應該由完全不同的網路取代已有網路，而應通過多種接入技術和標準的融合為用戶提供透明、高效的服務[6]。

預計未來的B3G移動通信系統將整合蜂窩、RLAN（Radio Local Area Network）、數字廣播、衛星及其它接入系統，同時要求這些系統間為無縫互動，用戶能夠依據終端性能、位置和類型享受多種傳輸機制提供的多種信息。不同的無線接入系統將通過靈活的核心網路互連，水平/垂直地切換服務，在移動性、安全性和QoS方面協商後提供無縫服務，由核心網或者接入核心網的伺服器提供。為實現這樣無縫服務，要開發高度自適應、對稱/非對稱的分組數據傳輸解決方案。

圖片示例

b3g-研發背景

寬頻無線接入技術分類

國際上針對IMT-Advanced的研究已經取得了一系列重要的進展。日本NTTDoCoMo公司已經通過4×4和12×12多天線MIMO技術在100MHz頻寬下分別驗證了1Gbit/s（室外試驗）和5Gbit/s的峰值傳輸速率，在硬體實現方面處於世界領先位置。歐盟第6框架研究項目WINNER自2004年啟動以來，吸引了歐洲各主要通信設備商。第一階段（PhaseⅠ）已於2005年底完成，就各種B3G關鍵技術進行了廣泛的調研，形成了系統化的研究結論；2007年底完成的第二階段（Phase Ⅱ）將完成系統設計和性能評估，形成完善的技術方案；2008年開始的第三階段（Phase Ⅲ）將進行演示系統的開發和實驗。同時，歐盟大力支持的世界無線研究論壇（WWRF）已經成為國際B3G技術交流的主要平台之一。另外，日本和韓國也分別成立了mITF論壇和NGMC論壇，推廣自己的B3G研究成果。

各標準化組織均在正式或非正式地開展針對IMT-Advanced的預研。3GPP的長期演進（LTE）技術已經具有部分B3G技術的特徵，該項目將於2007年底完成，預計將在2008年對LTE進一步演進，形成歐洲IMT-Advanced技術提案的一個重要來源。3GPP2已於2007年完成超移動寬頻（UMB）系統的標準化工作，並開始醞釀針對IMT-Advanced的研究。IEEE在2006年12月終於批准了802.16m的立項申請（PAR），此項目將在IEEE802.16e（WiMAX技術）的基礎上開發滿足IMT-Advanced需求的技術方案。

2006年，數家國際移動通信運營商聯合成立了下一代行動網路（NGMN）論壇，試圖引領新一代寬頻移動通信的走向。目前NGMN白皮書已經初步成型，對各國以及各標準化組織的研究和標準化工作產生了重大影響。

通信發展與市場需求　　自移動通信誕生之日起，其主流業務一直是人與人之間通過移動通信系統用語音進行溝通的語音業務。隨著Internet及多媒體技術的快速發展， 用戶越來越不滿足這種人與人之間的單一通信方式。人們希望移動通信系統能夠提供更豐富的業務，例如網際網路接入、圖像傳送、視頻點播、數據互傳、實時電視節目等數據或多媒體業務。同時也希望從目前的人與人之間的通信發展到人與機器、 機器與機器之間的通信。此外，對於運營商來說，則更希望下一代的通信系統能夠更易於載入各類新業務及融合新技術，而無需頻繁地進行系統結構和設備的變動，這些需求將會使得移動通信模式發生較大的變化。

為適應人們對移動通信越來越高的要求，2000年10月6日，國際電信聯盟（ITU）在加拿大蒙特婁市成立了IMT-2000（International Mobile Telecommunications-2000）and Beyond工作組，負責協調分布在歐洲、美洲、亞洲等世界各地的無線通信技術研發機構和通信設備製造公司對B3G的研究與標準化工作。我國在2002年3月正式宣布啟動對B3G通信系統的研究工作，並於2004年4月正式啟動B3G移動通信技術的標準化進程。

B3G相對於3G的優勢

雖然與3G移動通信技術相比，B3G移動通信技術更為複雜，但B3G移動通信技術較3G 移動通信技術有許多優勢。

（1) 數據傳輸速率

預計B3G移動通信系統可以達到100Mbit/s ～1Gbit/s的數據傳輸速率。雖然3G移動通信系統可以比現有2G移動通信系統的數據傳輸速率快上千倍，但是未來仍無法滿足多媒體的通信需求，B3G移動通信系統的提出希望能滿足更大的數據傳輸速率需求。

（2) 適應性和靈活性

雖然3G系統的速率已有很大的提高，但是仍不能很好地動態分配資源，大流量時系統資源利用率低。而B3G通信系統擬採用智慧型技術使其能自適應地進行資源分配，能夠調整系統對通信過程中變化的業務流大小,進行相應處理而滿足通信要求，採用智慧型信號處理技術對信道條件不同的各種複雜環境都能進行信號的正常傳送與接收，有很強的智慧型性、適應性和靈活性。

（3) 標準兼容性

3G 的初衷是希望統一全球紛雜的移動通信技術，但各方利益沒有得到最終的調和，導致分化成如今的幾大標準陣營。目前，ITU 承認的、在全球已有相當規模的移動通信標準共有GSM、CDMA 和TDMA 三大分支，每個分支的標準都在搶占市場。預期只有通過B3G移動通信標準的制定才能解決這些標準的紛爭問題。

（4) 業務的多樣性

在未來的全球通信中，人們更期待的是多媒體通信。3G雖然也具有支持多媒體業務的能力，但是它受制於較低的傳輸速率。在B3G中，個人通信系統、廣播娛樂系統等各行業系統將會結合成一個整體，提供給用戶比以往更廣泛的業務與套用；系統的使用會更加安全、方便與照顧用戶的個性。B3G能提供更廣泛的通信業務，從而滿足寬頻和綜合業務需求。

（5) 較好的技術基礎

B3G 技術將以幾項突破性技術為基礎而迅速發展起來，例如OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術、MIMO（Multiple Input Multiple Output）技術、SDR（Software Defined Radio）技術等能大幅提高無線頻率的使用效率和系統可實現性。

（6) 便於過渡和演進

由於現在改進的2.5G通信網路也初具規模，並將繼續朝著3G和B3G的方向發展。人們在快速推進3G移動通信系統商業化帶來優質服務的同時，也在努力進行B3G移動通信技術的研究、開發。B3G網路一定能在以往網路的基礎上逐漸演進而成，並與固定網、廣播網兼容。

B3G發展現狀 　現階段，B3G無線通信技術已是世界範圍內移動通信的研究熱點。B3G標準制定工作也在ITU的領導下如火如荼的進行著，各國都積極地參與提案，希望未來的標準中出現符合本國利益的條款。B3G在不久的將來會給人類帶來全新優質的通信方式已成為共識。

b3g-前景

在系統架構上，B3G的終端設備將可以利用單一或少數的無線接口、軟體無線電、智慧型型天線，並以最符合頻寬需求或具經濟可行性的方式，選擇通信時的接口及協定。其可選擇的接口包括WLAN、2G、2.5G、3G接口，以及B3G新規劃的高速無線接口。B3G技術的發展，不僅包括移動通信領域的技術，也就是3GPP和3GPP2國際標準組織定義的接入技術標準發展演進路線，還包括寬頻無線接入領域的新技術及廣播電視領域的技術。

從3G演進的路線來看，GSM/WCDMA的B3G發展首先是實現HSDPA(P1)R5，上行和下行速率分別達到1.8Mb/s和3.6Mb/s；其次是實現HSDPA(P2)R6和HSUPA，上行和下行速率分別達到8Mb/s和14.4Mb/s。

GSM/TD-SCDMA的進展也非常迅速，其後續技術的演進路線已經十分清晰。首先會採用單載波的HSBTA技術，速率會達到2.8Mb/s；然後採用多載波的HSBTA，速率會達到7.2Mb/s，並逐步提高它的接入能力。

CDMA/CDMA20001X的發展演進和WCDMA及TD-SCDMA略有不同，由於基礎信道頻寬的不同，首先實現的是CDMA20001xEV-DOR0，其上行和下行速率分別達到153.6kb/s和2.46Mb/s；其次實現的是1xEV-DORA和1xEV-DV，上行和下行速率分別達到1.6kb/s和3.1Mb/s及3倍的1xEV-DO速率。

從技術發展的角度看，B3G行動網路的演進必將走多元化路線。B3G系統將能夠應對越來越複雜和多樣化的通信環境，以保證各種網路之間的不間斷服務。ITU的B3G標準化工作分為兩大部分。一部分是由ITU-R的WP8F負責，另一部分是由ITU-T的SG19負責。ITU-RWP8F的主要任務是負責3G的未來發展和B3G的標準化研究工作，通過B3G業務與市場分析報告、頻譜估計報告、新技術報告等，在WRC-07上提出B3G的頻譜分配方案和形成ITU的B3G建議等，其B3G標準化研究工作進展非常順利；ITU-TSG19主要負責在核心網層面進行相應的標準制定工作，其工作相對不活躍。ITU-RWP8F的核心工作是在WRC-07前，完成BeyondIMT-2000的頻譜計算方法、業務分析、頻譜需求量分析、頻譜規劃等。ITU-RWP8F完成了B3G的願景檔案以後，已經開始了具體的研究工作。

b3g-發展趨勢

b3g

2003年以來，WiMAX和演進型3G（E3G）技術（包含3GPPLTE和3GPP2UMB技術）的發展已經體現了未來B3G技術的一些發展趨勢。通常認為，這些技術趨勢會延續到B3G時代。另外，由於B3G可能套用於一些新的頻譜，技術的選擇和系統的設計也會受到這些新頻段的特性的影響。就目前看來，B3G無線通信技術的發展可能體現在如下幾個方面。

新頻譜特性的影響

一方面，由於B3G技術對高數據率、高容量的需求而對頻譜提出了很高的需求。據粗略估計，新頻譜的需求量在數百MHz至1GHz以上。另一方面，2G和3G移動通信系統的發展已經占用了大部分2GHz以下最適合移動通信發展的頻譜。因此，除了充分重用2GHz以下的已用頻段並進一步發掘2～3GHz的可用頻段以外，大多數所需頻譜需要從傳統上的非移動通信頻段中尋找。

可以從兩個方向尋找新的頻譜，即向高頻段和低頻段尋找。在低頻段方向，未來用於B3G技術的潛在頻譜可能來自傳統的廣播電視頻段（862MHz以下）。由於廣播和電視業務從模擬化向數位化的轉變，大大提高了頻譜效率，從而可以節省大量的頻譜。這些節省的頻譜可以用於無線移動通信，但由於各國廣播電視數位化的時間表不同，此頻段可用於移動通信的時間也不相同。在高頻段方向，B3G系統將可能使用3.4～5GHz的一些頻段，這些頻段是B3G，系統賴以獲得高容量的主要頻譜。

862MHz以下頻段比2GHz頻段更適合移動通信套用，因此不會對B3G系統的技術選擇和設計提出更高的要求。但3.4GHz以上頻段的頻譜特性會對B3G系統的技術選擇和設計產生重大影響。通常認為，高頻段的覆蓋能力以及對高速移動的支持能力較弱，因此更適合用於低速移動的高容量熱點接入套用。而在高頻段的典型套用場景（低速移動的熱點覆蓋）下，B3G系統可以進行更最佳化的設計，例如多址技術、MIMO技術的選擇，參數的最佳化、導頻的設計及控制信道的設計等。

針對高頻段支持非視距（NLOS）傳輸的能力，學術界並未得出明確的研究結論。傳統觀點認為，高頻段的穿透損失明顯大於低頻段，很難支持NLOS傳輸。如果基於這樣的判斷，高頻段就很難支持室外到室內的覆蓋，必須依賴大量的室內覆蓋。但也有研究成果認為，高頻段的穿透能力未必像想像的那樣差，而是和建築物的材質有關。對於寫字樓等具有厚重外牆的建築，無論對於哪個頻段，室內的接收功率都主要來自於門窗的透射，而高頻段穿透透明的玻璃材質的能力可能甚至高於低頻段。因此應首先明確高頻段信道模型，才能確定高頻段系統的最佳化方法。

另外，由於一個B3G系統可能同時使用多個頻段（包括低頻段和高頻段），系統應能智慧型地在多個頻段之間動態地調度、漫遊和切換。

多址技術的發展趨勢

WiMAX和E3G技術的研究已經體現出明顯的“多址技術正交化”的趨勢。眾所周知，CDMA技術更適合在低信噪比區域提高功率效率，而OFDMA技術則更適合在高信噪比區域提高頻譜效率。以WiMAX、LTE、UMB為代表的E3G技術由於從話音業務（功率效率更重要）為主轉向側重數據業務（頻譜效率更重要），因此用OFDMA技術替代了CDMA技術。但這並不意味著OFDMA適合解決所有移動通信中的問題。實際上，在一個蜂窩移動通信系統中，頻譜受限和功率/干擾受限的場景都存在。例如在小區中心，信乾比較高，功率充足的情況下，應注重提高頻譜效率，以實現更大的系統容量；但在小區邊緣，相鄰小區干擾比較嚴重的情況下，系統功率受限，應注重提高功率效率，以提高小區邊緣的數據率。