2G到3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化對(duì)回聲取消器
和語(yǔ)音質(zhì)量增強(qiáng)設(shè)備的影響

　　　　　一．引言
　　　　　　1.1 3G宣傳和承諾
　　　　　　1.2 3G應(yīng)用
　　　　　　1.3 3G部署
　　　　　二．2G網(wǎng)絡(luò)（包括VQE）體系結(jié)構(gòu)
　　　　　　2.1 2G應(yīng)用
　　　　　　2.2 2G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>
　　　　　三．2.5G網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（包括VQE）
　　　　　　3.1 2.5G語(yǔ)音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>
　　　　　　3.2 GSM數(shù)據(jù)-GPRS
　　　　　　3.3 CDMA數(shù)據(jù)-cdmaTwo
　　　　　四．3G網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（包括VQE）
　　　　　　4.1 進(jìn)化到3G
　　　　　　4.2 作為3G王牌應(yīng)用的語(yǔ)音服務(wù)和VQE
　　　　　　4.3 2G/3G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>
　　　　　五．結(jié)論
　　　　　關(guān)于NMS通信公司

一．引言　

　　1.1 3G宣傳和承諾　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　任何人，當(dāng)他觀看最新的電視商業(yè)節(jié)目時(shí)，都無(wú)法不注意到"鋪天蓋地"的有關(guān)即將來(lái)臨的3G無(wú)線時(shí)代的辭藻。"通過(guò)您的便攜式電話，可以在運(yùn)動(dòng)中高速瀏覽Web"，言過(guò)其實(shí)的技術(shù)人員聲稱(chēng)道。"你可以在自己的便攜式電話上觀賞電影"，沉醉于此的企業(yè)家們預(yù)期道，期待著您驚訝地合不攏嘴。"它代表著令人驚異的政治改革"，社會(huì)頭面人物氣喘吁吁地說(shuō)。"想象吧，單一的標(biāo)準(zhǔn)，目前的GSM和TDMA（IS-54）用戶(hù)在具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力的CDMA面前繳械投降"，3G狂熱者齊聲頌到。盡管這些辭藻具有很強(qiáng)的鼓動(dòng)性和誘惑力，但它們僅僅是道聽(tīng)途說(shuō)，最多只有一半是正確的。

　　考慮到其復(fù)雜性，在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率方面，需要花費(fèi)數(shù)年的時(shí)間，早期的3G網(wǎng)絡(luò)才能與現(xiàn)有的有線DSL（數(shù)字用戶(hù)線）和電纜調(diào)制解調(diào)器相媲美。目前，3G的理論速率因?qū)嵤┢饋?lái)的復(fù)雜程度受到了極大限制。

　　3G IMT-2000、UMTS以及CDMA-2000^①的能力建立在預(yù)期的和規(guī)劃的業(yè)務(wù)能力之上，它們需要寬帶虛擬信道，這樣才能傳輸完整的運(yùn)動(dòng)視頻并以很高的速率傳輸數(shù)據(jù)�？紤]到帶寬限制，對(duì)于寬帶虛擬信道，唯一可行的實(shí)施方案是通過(guò)信息包技術(shù)，在信息包技術(shù)中采用了資源共享，能夠最大程度地利用稀少的頻譜資源。同樣，在處理"猝發(fā)性"通信量時(shí)，其中包庫(kù)奧需要在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)用到大量頻譜資源的呼叫，這時(shí)，信息包通信技術(shù)也是理想的選擇。

　　人口稠密的中心地帶通常配備了充足帶寬的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠同時(shí)支持大量的用戶(hù)。與此同時(shí)，也允許單個(gè)用戶(hù)在短時(shí)間內(nèi)使用寬帶信息包"猝發(fā)"服務(wù)。在都市區(qū)域，大量用戶(hù)集中在相對(duì)較小的地理區(qū)域內(nèi)，在寬帶基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行投資支持高人口區(qū)域，這是經(jīng)濟(jì)的選擇。相反，在鄉(xiāng)村地帶或人口稀疏的地區(qū)部署寬帶容量可能是一種浪費(fèi)，而且從經(jīng)濟(jì)上講也不具有吸引力。按照預(yù)期，這些地區(qū)的活動(dòng)水平相對(duì)較低，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，鄉(xiāng)村寬帶基礎(chǔ)設(shè)施容量的相當(dāng)一部分會(huì)處于閑置狀態(tài)（部分甚至?xí)�完全閑置），這種可能性非常高。帶寬是傳輸寬帶信息包猝發(fā)的限制因素，因此對(duì)于人口稀疏的鄉(xiāng)村地帶來(lái)說(shuō)，由于配備的寬帶基礎(chǔ)設(shè)備水平較低，無(wú)法提供這類(lèi)服務(wù)。其結(jié)果是，鄉(xiāng)村用戶(hù)無(wú)法像人口稠密地區(qū)用戶(hù)那樣，享受到高容量寬帶信息包猝發(fā)服務(wù)所帶來(lái)的益處。

　　寬帶命名，如W-CDMA，表明其信道帶寬為5MHz。它是cdmaOne帶寬的4倍，GSM的25倍。寬帶信道服務(wù)所選擇的帶寬為的是高速傳輸數(shù)據(jù)。與cdmaOne不同（它會(huì)將所有的比特發(fā)送64次），W-CDMA（例如）會(huì)根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度調(diào)整增益。也就是說(shuō)，每個(gè)比特的發(fā)送次數(shù)介于4到128之間，當(dāng)信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，采用較低的速率。這意味著，在具有更強(qiáng)信號(hào)特征的區(qū)域，可用帶寬更大。信號(hào)強(qiáng)度主要由移動(dòng)終端和站（BTS）之間的距離決定。因此，在人口密度更高的區(qū)域，由于移動(dòng)用戶(hù)和BTS之間的距離較短，信號(hào)強(qiáng)度也趨于更強(qiáng)。

　　考慮到所有的因素，在鄉(xiāng)村和都市區(qū)域之間，數(shù)據(jù)通信速率的變化程度很大。都市中央將享受到更豐富的頻譜資源，鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)可能不會(huì)享受到潛在的帶寬增加所帶來(lái)的好處（即使在相對(duì)成熟的3G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)）。其暗指的含義相當(dāng)明顯：3G基礎(chǔ)設(shè)施將包含2G和2.5G組件的組合。因此，在一次語(yǔ)音或數(shù)據(jù)會(huì)話過(guò)程中，移動(dòng)電話用戶(hù)能夠游暢在純粹的3G、增強(qiáng)的2.5G和標(biāo)準(zhǔn)的2G骨干網(wǎng)絡(luò)之間�？紤]到這種情況，僅當(dāng)各種基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)間之間的變遷是半透明的時(shí)，通信質(zhì)量和服務(wù)的一致性才能得到維護(hù)。關(guān)于這一重要事宜，將在本文件的第4部分中予以詳細(xì)分析，并討論了可能的補(bǔ)救措施。

TOP↑

　　1.2 3G應(yīng)用

　　即使按照夸夸其談的廣告宣傳，考慮到其所作的所有承諾，在微小的蜂窩電話屏幕上觀賞電影可能也不會(huì)像在大屏幕上那樣流行。它或許會(huì)被追捧者視為迷人的新生事物，但大多數(shù)無(wú)線用戶(hù)可能會(huì)對(duì)之感到厭倦。便攜式電話是為移動(dòng)、便利、以及相對(duì)較短的強(qiáng)化式交互應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。相比之下，觀賞足本電影需要集中注意力，需要兩小時(shí)的安靜時(shí)間。或許3G電話會(huì)像無(wú)線攝像機(jī)一樣找到更實(shí)際的用途：將視頻圖像發(fā)送到遠(yuǎn)程桌面計(jì)算機(jī)（或便攜式計(jì)算機(jī)）屏幕上，供另一位用戶(hù)觀看。對(duì)于商業(yè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這種功能的吸引力更大，在這類(lèi)商業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，即使顯示圖像很有價(jià)值（如安全、新聞、廣告、不動(dòng)產(chǎn)、制造等）。

　　對(duì)于正在出現(xiàn)的3G標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到了向后的兼容性。如其所指，3G便攜式電話必須能夠在完全的2G、2.5G和3G環(huán)境下使用。不僅如此，在世界各地3G通信的頻譜安排還不統(tǒng)一，早期標(biāo)準(zhǔn)的芯片速率（cdmaOne、GSM、和TDMA設(shè)備）也各不相同。因此，如果打算使3G無(wú)線接口的低層結(jié)構(gòu)與其前輩的結(jié)構(gòu)保持相容，就必須將3G便攜式電話設(shè)計(jì)成多帶、多標(biāo)準(zhǔn)終端。3G標(biāo)準(zhǔn)正在演變?yōu)閮深?lèi)主要的CDMA版本。第1個(gè)版本W(wǎng)-CDMA被指定為繼GSM和TDMA之后的標(biāo)準(zhǔn)。類(lèi)似地，cdma-2000被視為cdmaOne的繼任者。

　　3G數(shù)據(jù)和視頻通信具有信息包傳輸?shù)奶卣鳌Ｈ欢��?G網(wǎng)絡(luò)上的語(yǔ)音傳輸很可能用到信息包技術(shù)和線路交換技術(shù)。線路交換是2G和2.5G網(wǎng)絡(luò)在傳輸語(yǔ)音信號(hào)時(shí)所采用的唯一媒介，3G應(yīng)與嵌入式技術(shù)相容，這是一個(gè)基本要求。因此，3G演化必須采用混合技術(shù)，部分是慢速技術(shù)，部分是從"建立在線路之上的語(yǔ)音"向"建立在信息包之上"的語(yǔ)音過(guò)渡。不僅如此，如果所有的便攜式電話均需要唯一的IP地址，那么其捆綁的IP地址數(shù)目會(huì)迅速超過(guò)現(xiàn)有編號(hào)系統(tǒng)的限度。顯然，增大已有IP地址格式的新建議最終將得到認(rèn)可，然而，一旦核準(zhǔn)了該建議，會(huì)導(dǎo)致世界范圍的升級(jí)事宜，這不禁讓我們回憶起2000年"兩位數(shù)字年?quot;所面臨的難題。

　　顯而易見(jiàn)，在通往3G的歷程中，將會(huì)穿越2G和2.5G的組合階段。2.5G標(biāo)準(zhǔn)是為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力而設(shè)計(jì)的，它融合了兩種不同的無(wú)線接口：GSM和cdmaOne。2.5G標(biāo)準(zhǔn)能夠提供通用無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（GPRS），它是為了增進(jìn)GSM而設(shè)計(jì)的，而cdmaTwo將是cdmaOne的下一個(gè)版本。在本文檔第3部分中，詳細(xì)討論了這兩種不同的體系結(jié)構(gòu)，它們的關(guān)系，以及它們對(duì)話音通信的影響。

TOP↑

　　1.3 3G部署

　　3G基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)施方案降回到了新的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。兩種主要的限制因素顯現(xiàn)了出來(lái)，通過(guò)對(duì)實(shí)施方案的重新評(píng)估，這兩種限制因素促使人們放慢了前行的步伐。下面詳細(xì)介紹了籠罩在目前狀況上方的這些因素。

　　首先，競(jìng)爭(zhēng)激烈的3G頻譜投標(biāo)（尤其是在歐洲），使得中標(biāo)價(jià)格達(dá)到了如珠穆朗瑪峰一般的高度。投標(biāo)過(guò)程中的瘋狂之舉終于帶來(lái)了后果，潛在的服務(wù)提供商面臨了嚴(yán)重的財(cái)務(wù)危機(jī)�？紤]到頻譜競(jìng)標(biāo)的首輪花費(fèi)，經(jīng)過(guò)客觀的業(yè)務(wù)分析后發(fā)現(xiàn)，如果不是不可企及的話，它也相當(dāng)棘手，很難證明它是有利可圖的。與此同時(shí)，顯而易見(jiàn)的是，2.5G"綠色應(yīng)用"（即GPRS和cdmaTwo）能夠提供相當(dāng)一部分3G的功能，所需投資僅僅是3G一攬子部署總投資中可以忽略的部分。因此，2.5G成為拖延3G部署實(shí)施的主要力量。而且，作為通往純粹3G基礎(chǔ)設(shè)施的的踏腳石，它已得到了廣泛的人同。因此，2.5G被定位為一種有吸引力的前進(jìn)形式，它還能提供令人愜意的喘息空間，服務(wù)提供商在獲得臨時(shí)休整的同時(shí)，能夠再次煥發(fā)活力。

　　第二，在服務(wù)提供商通往3G完全實(shí)施的路途上，卻在美國(guó)的無(wú)線市場(chǎng)上面臨了一個(gè)重大的障礙。與世界上的其他地區(qū)不同，美國(guó)的頻譜資源已完全分配給了2G和其他無(wú)線電應(yīng)用。由于美國(guó)沒(méi)有專(zhuān)為3G通信而保留的頻譜資源，實(shí)施3G時(shí)，只能通過(guò)與已有的2G分配交換帶寬來(lái)進(jìn)行。如果在行進(jìn)過(guò)程中匆忙行事，同時(shí)轉(zhuǎn)換相當(dāng)大的一部分2G頻譜資源，會(huì)造成嚴(yán)重的服務(wù)中斷。由此導(dǎo)致的結(jié)果是，在美國(guó)，轉(zhuǎn)向3G的步伐將是緩慢的，將求助于規(guī)定的行動(dòng)過(guò)程，在整個(gè)遷移轉(zhuǎn)換過(guò)程中，一次只能將一少部分2G資源轉(zhuǎn)為3G的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)還要保持足夠的2G服務(wù)水平。

　　相對(duì)于以前的"2000年"計(jì)劃，目前的3G進(jìn)度顯著滯后。截至目前為止，按照預(yù)期，到2002年，在日本將啟用有限的商業(yè)3G基礎(chǔ)設(shè)施，在歐洲要到2003年，而在美國(guó)則要推遲到2004年。類(lèi)似地，不少2.5G基礎(chǔ)設(shè)施（尤其是GPRS部署）很可能會(huì)在2001年投入使用，并迅速在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中推廣開(kāi)來(lái)。與此同時(shí)，預(yù)計(jì)cdmaTwo（后面是1XMC）安裝實(shí)例也將在cdmaOne基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)迅速蔓延。

TOP↑

二．2G網(wǎng)絡(luò)（包括VQE）體系結(jié)構(gòu)

　　2.1 2G應(yīng)用

　　現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施由電路交換網(wǎng)絡(luò)主宰，目前的2G無(wú)線系統(tǒng)［GSM、TDMA（北美）、以及CDMA（cdmaOne）］對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)充。對(duì)于每一次通信會(huì)話過(guò)程，語(yǔ)音和數(shù)據(jù)（主要）通信體系結(jié)構(gòu)均采用了專(zhuān)用的設(shè)備。所有這些標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)帶寬均根植于單獨(dú)的16kbps信道，每個(gè)信道中都有一部分用于系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。出于這種基本原因，無(wú)論是無(wú)線語(yǔ)音還是無(wú)線數(shù)據(jù)，都無(wú)法支持甚至接近常規(guī)長(zhǎng)途（交換式）語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)、DSL、或傳統(tǒng)電纜調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)連接的質(zhì)量水平。無(wú)線用戶(hù)已經(jīng)習(xí)慣為了移動(dòng)帶來(lái)的好處而放棄部分質(zhì)量，但這種犧牲有一個(gè)臨界點(diǎn)。如果越過(guò)了可用性這個(gè)臨界點(diǎn)，低質(zhì)量的語(yǔ)音連接和緩慢的數(shù)據(jù)鏈路不會(huì)被用戶(hù)接受。面臨嘈雜的無(wú)線語(yǔ)音呼叫時(shí)，消費(fèi)者們?quot;掛斷"、重?fù)�、甚至轉(zhuǎn)向替代連接（有線）。但也會(huì)有極少一部分全心全意的狂熱者們?nèi)詴?huì)忍受緩慢和/或有限的無(wú)線數(shù)據(jù)容量。

　　使消費(fèi)者滿意并不斷擴(kuò)大用戶(hù)基數(shù)，抱著這一目的，很多無(wú)線服務(wù)提供商求助于補(bǔ)救措施，對(duì)2G的缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。與此同時(shí)，數(shù)字無(wú)線語(yǔ)音與PSTN（公共交換電話網(wǎng)）的連接要求用到電回聲抑制器（EEC），基于這一事實(shí)，人們將VQE ^②（語(yǔ)音質(zhì)量增強(qiáng)）功能部件融合到了EEC設(shè)備中，從而通過(guò)單一裝置，就能提供包容一切的信號(hào)處理功能。

TOP↑

　　2.2 2G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/b>

　　由于電回聲來(lái)自2線/4線混合組件，只有對(duì)于"移動(dòng)到PSTN"（公共電話網(wǎng)絡(luò)）的連接來(lái)說(shuō)，才需要用到EEC功能。同樣，由于聲學(xué)回聲，對(duì)于"移動(dòng)到移動(dòng)"呼叫來(lái)說(shuō)（也受益于"移動(dòng)到PSTN"應(yīng)用），VQE更加重要。GSM和CDMA/TDMA從兩個(gè)不同的方面，處理了該事宜，請(qǐng)參見(jiàn)下面的介紹。

　　GSM實(shí)施了A-Interface（空中接口）體系結(jié)構(gòu)。在圖1中，給出了部署A-Interface戰(zhàn)略的通用GSM網(wǎng)絡(luò)配置。如圖所示，這種拓?fù)浞桨冈贏-Interface上采用了VQE（EC-1和EC-2）功能，在PSTN接口處僅采用了EEC（EC-3）功能。這種方案給出了一種技術(shù)出眾的格局。EC-3組件消除了源自"PSTN到移動(dòng)"呼叫所致的電氣（混合）回聲，而EC-1和EC-2部件則在每一次的"移動(dòng)對(duì)移動(dòng)"以及"移動(dòng)到PSTN"呼叫上提供了VQE（語(yǔ)音質(zhì)量增強(qiáng)）功能。

　　然而，在高層次圖（參見(jiàn)圖1）上看上去良好的東西并非總能方便地轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)。對(duì)于在A-Interface上實(shí)施VQE的新GSM安裝實(shí)例，人們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的解決方案，它由一個(gè)集成了VQE和EEC功能的組件構(gòu)成。當(dāng)將這個(gè)單一引擎安裝在A-Interface上時(shí)（替代了EC-1和EC-2，并取消了EC-3），它能為每一次的"移動(dòng)對(duì)移動(dòng)"以及"移動(dòng)對(duì)PSTN"呼叫提供了VQE（語(yǔ)音質(zhì)量增強(qiáng)）和EEC功能。如果將單一集成組件安裝在"PSTN對(duì)移動(dòng)"連接上（取代了EC-3，消除了EC-1和EC-2），則僅能為"PSTN對(duì)移動(dòng)"呼叫提供VQE（語(yǔ)音質(zhì)量增強(qiáng)）和EEC功能。因此，在這種情況下，對(duì)于"移動(dòng)對(duì)移動(dòng)"呼叫，VQE功能不可用，因而"移動(dòng)對(duì)移動(dòng)"呼叫的語(yǔ)音質(zhì)量將是不完善的。