久久久不卡_CT技術(shù)培訓專(zhuān)欄:應用篇

2G到3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)化對回聲取消器
和語(yǔ)音質(zhì)量增強設備的影響

　　1.1 3G宣傳和承諾　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　任何人，當他觀(guān)看最新的電視商業(yè)節目時(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(xiàn)時(shí)代的辭藻。"通過(guò)您的便攜式電話(huà)，可以在運動(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(huà)上觀(guān)賞電影"，沉醉于此的企業(yè)家們預期道，期待著(zhù)您驚訝地合不攏嘴。"它代表著(zhù)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，單一的標準，目前的GSM和TDMA（IS-54）用戶(hù)在具有強大競爭力的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。

　　考慮到其復雜性，在無(wú)線(xiàn)數據傳輸速率方面，需要花費數年的時(shí)間，早期的3G網(wǎng)絡(luò )才能與現有的有線(xiàn)DSL（數字用戶(hù)線(xiàn)）和電纜調制解調器相媲美。目前，3G的理論速率因實(shí)施起來(lái)的復雜程度受到了極大限制。

　　3G IMT-2000、UMTS以及CDMA-2000^①的能力建立在預期的和規劃的業(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動(dòng)視頻并以很高的速率傳輸數據。考慮到帶寬限制，對于寬帶虛擬信道，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)，其中包庫奧需要在相對短的時(shí)間內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設施，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)間內使用寬帶信息包"猝發(fā)"服務(wù)。在都市區域，大量用戶(hù)集中在相對較小的地理區域內，在寬帶基礎設施方面進(jìn)行投資支持高人口區域，這是經(jīng)濟的選擇。相反，在鄉村地帶或人口稀疏的地區部署寬帶容量可能是一種浪費，而且從經(jīng)濟上講也不具有吸引力。按照預期，這些地區的活動(dòng)水平相對較低，在相當長(cháng)的一段時(shí)間內，鄉村寬帶基礎設施容量的相當一部分會(huì )處于閑置狀態(tài)（部分甚至會(huì )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，因此對于人口稀疏的鄉村地帶來(lái)說(shuō)，由于配備的寬帶基礎設備水平較低，無(wú)法提供這類(lèi)服務(wù)。其結果是，鄉村用戶(hù)無(wú)法像人口稠密地區用戶(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據。與cdmaOne不同（它會(huì )將所有的比特發(fā)送64次），W-CDMA（例如）會(huì )根據信號強度調整增益。也就是說(shuō)，每個(gè)比特的發(fā)送次數介于4到128之間，當信號較強時(shí)，采用較低的速率。這意味著(zhù)，在具有更強信號特征的區域，可用帶寬更大。信號強度主要由移動(dòng)終端和站（BTS）之間的距離決定。因此，在人口密度更高的區域，由于移動(dòng)用戶(hù)和BTS之間的距離較短，信號強度也趨于更強。

　　考慮到所有的因素，在鄉村和都市區域之間，數據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，鄉村城鎮可能不會(huì )享受到潛在的帶寬增加所帶來(lái)的好處（即使在相對成熟的3G網(wǎng)絡(luò )內）。其暗指的含義相當明顯：3G基礎設施將包含2G和2.5G組件的組合。因此，在一次語(yǔ)音或數據會(huì )話(huà)過(guò)程中，移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)能夠游暢在純粹的3G、增強的2.5G和標準的2G骨干網(wǎng)絡(luò )之間。考慮到這種情況，僅當各種基礎設施區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。關(guān)于這一重要事宜，將在本文件的第4部分中予以詳細分析，并討論了可能的補救措施。

　　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(huà)屏幕上觀(guān)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，但大多數無(wú)線(xiàn)用戶(hù)可能會(huì )對之感到厭倦。便攜式電話(huà)是為移動(dòng)、便利、以及相對較短的強化式交互應用而設計的。相比之下，觀(guān)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(huà)會(huì )像無(wú)線(xiàn)攝像機一樣找到更實(shí)際的用途：將視頻圖像發(fā)送到遠程桌面計算機（或便攜式計算機）屏幕上，供另一位用戶(hù)觀(guān)看。對于商業(yè)和業(yè)務(wù)應用來(lái)說(shuō)，這種功能的吸引力更大，在這類(lèi)商業(yè)應用當中，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）。

　　對于正在出現的3G標準，在設計時(shí)，考慮到了向后的兼容性。如其所指，3G便攜式電話(huà)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一，早期標準的芯片速率（cdmaOne、GSM、和TDMA設備）也各不相同。因此，如果打算使3G無(wú)線(xiàn)接口的低層結構與其前輩的結構保持相容，就必須將3G便攜式電話(huà)設計成多帶、多標準終端。3G標準正在演變?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之后的標準。類(lèi)似地，cdma-2000被視為cdmaOne的繼任者。

　　3G數據和視頻通信具有信息包傳輸的特征。然而，3G網(wǎng)絡(luò )上的語(yǔ)音傳輸很可能用到信息包技術(shù)和線(xiàn)路交換技術(shù)。線(xiàn)路交換是2G和2.5G網(wǎng)絡(luò )在傳輸語(yǔ)音信號時(shí)所采用的唯一媒介，3G應與嵌入式技術(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(xiàn)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(huà)均需要唯一的IP地址，那么其捆綁的IP地址數目會(huì )迅速超過(guò)現有編號系統的限度。顯然，增大已有IP地址格式的新建議最終將得到認可，然而，一旦核準了該建議，會(huì )導致世界范圍的升級事宜，這不禁讓我們回憶起2000年"兩位數字年?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標準是為了增強數據處理能力而設計的，它融合了兩種不同的無(wú)線(xiàn)接口：GSM和cdmaOne。2.5G標準能夠提供通用無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)（GPRS），它是為了增進(jìn)GSM而設計的，而cdmaTwo將是cdmaOne的下一個(gè)版本。在本文檔第3部分中，詳細討論了這兩種不同的體系結構，它們的關(guān)系，以及它們對話(huà)音通信的影響。

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

　　首先，競爭激烈的3G頻譜投標（尤其是在歐洲），使得中標價(jià)格達到了如珠穆朗瑪峰一般的高度。投標過(guò)程中的瘋狂之舉終于帶來(lái)了后果，潛在的服務(wù)提供商面臨了嚴重的財務(wù)危機。考慮到頻譜競標的首輪花費，經(jīng)過(guò)客觀(guān)的業(yè)務(wù)分析后發(fā)現，如果不是不可企及的話(huà)，它也相當棘手，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"綠色應用"（即GPRS和cdmaTwo）能夠提供相當一部分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基礎設施的的踏腳石，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，卻在美國的無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)上面臨了一個(gè)重大的障礙。與世界上的其他地區不同，美國的頻譜資源已完全分配給了2G和其他無(wú)線(xiàn)電應用。由于美國沒(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)轉換相當大的一部分2G頻譜資源，會(huì )造成嚴重的服務(wù)中斷。由此導致的結果是，在美國，轉向3G的步伐將是緩慢的，將求助于規定的行動(dòng)過(guò)程，在整個(gè)遷移轉換過(guò)程中，一次只能將一少部分2G資源轉為3G的基礎設施，同時(shí)還要保持足夠的2G服務(wù)水平。

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

二．2G網(wǎng)絡(luò )（包括VQE）體系結構

　　2.1 2G應用

　　現有的基礎設施由電路交換網(wǎng)絡(luò )主宰，目前的2G無(wú)線(xiàn)系統［GSM、TDMA（北美）、以及CDMA（cdmaOne）］對其進(jìn)行了補充。對于每一次通信會(huì )話(huà)過(guò)程，語(yǔ)音和數據（主要）通信體系結構均采用了專(zhuān)用的設備。所有這些標準的基礎帶寬均根植于單獨的16kbps信道，每個(gè)信道中都有一部分用于系統開(kāi)銷(xiāo)。出于這種基本原因，無(wú)論是無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音還是無(wú)線(xiàn)數據，都無(wú)法支持甚至接近常規長(cháng)途（交換式）語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò )、DSL、或傳統電纜調制解調器數據連接的質(zhì)量水平。無(wú)線(xiàn)用戶(hù)已經(jīng)習慣為了移動(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)音連接和緩慢的數據鏈路不會(huì )被用戶(hù)接受。面臨嘈雜的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音呼叫時(shí)，消費者們?quot;掛斷"、重撥、甚至轉向替代連接（有線(xiàn)）。但也會(huì )有極少一部分全心全意的狂熱者們仍會(huì )忍受緩慢和/或有限的無(wú)線(xiàn)數據容量。

　　使消費者滿(mǎn)意并不斷擴大用戶(hù)基數，抱著(zhù)這一目的，很多無(wú)線(xiàn)服務(wù)提供商求助于補救措施，對2G的缺點(diǎn)進(jìn)行補償。與此同時(shí)，數字無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音與PSTN（公共交換電話(huà)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）功能部件融合到了EEC設備中，從而通過(guò)單一裝置，就能提供包容一切的信號處理功能。

　　2.2 2G網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　由于電回聲來(lái)自2線(xiàn)/4線(xiàn)混合組件，只有對于"移動(dòng)到PSTN"（公共電話(huà)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，對于"移動(dòng)到移動(dòng)"呼叫來(lái)說(shuō)（也受益于"移動(dòng)到PSTN"應用），VQE更加重要。GSM和CDMA/TDMA從兩個(gè)不同的方面，處理了該事宜，請參見(jiàn)下面的介紹。

　　GSM實(shí)施了A-Interface（空中接口）體系結構。在圖1中，給出了部署A-Interface戰略的通用GSM網(wǎng)絡(luò )配置。如圖所示，這種拓撲方案在A(yíng)-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）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換為現實(shí)。對于在A(yíng)-Interface上實(shí)施VQE的新GSM安裝實(shí)例，人們發(fā)現了一個(gè)經(jīng)濟可行的解決方案，它由一個(gè)集成了VQE和EEC功能的組件構成。當將這個(gè)單一引擎安裝在A(yíng)-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)對移動(dòng)"以及"移動(dòng)對PSTN"呼叫提供了VQE（語(yǔ)音質(zhì)量增強）和EEC功能。如果將單一集成組件安裝在"PSTN對移動(dòng)"連接上（取代了EC-3，消除了EC-1和EC-2），則僅能為"PSTN對移動(dòng)"呼叫提供VQE（語(yǔ)音質(zhì)量增強）和EEC功能。因此，在這種情況下，對于"移動(dòng)對移動(dòng)"呼叫，VQE功能不可用，因而"移動(dòng)對移動(dòng)"呼叫的語(yǔ)音質(zhì)量將是不完善的。

　　CDMA/TDMA拓撲未采用A-Interface配置。在圖2中，給出了一個(gè)典型的CDMA/TDMA配置。在EC-3組件中包含EEC和VQE功能，而且僅在"移動(dòng)到PSTN"連接上部署了它。EC-1和EC-2組件局限于VQE功能范圍內，僅用于"移動(dòng)到移動(dòng)"連接。EC-1和EC-2 VQE組件（移動(dòng)到移動(dòng)路徑）無(wú)法與"移動(dòng)到PSTN"連接共享通信量負載。因此，必須事先為每種呼叫類(lèi)別分配容量，與A-Interface方案相比（即在A(yíng)-Interface上部署了單一的集成式ECC和VQE組件），在非高峰期間，其閑置資源的總量很高。

　　3.1 3.1 2.5G語(yǔ)音和數據網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　2.5G體系結構不影響基本的語(yǔ)音傳輸或VQE概念。2.5G所提供的主要改進(jìn)體現在其速度較高的數據通信能力上。在基站控制器（BSC處），將源自移動(dòng)終端的無(wú)線(xiàn)傳輸路徑（共享語(yǔ)音與數據）分離為語(yǔ)音和數據路徑，如圖3所示。分離后，通過(guò)一條單獨的鏈路將數據傳輸給PCU（信息包控制單元），PCU負責將信號從無(wú)線(xiàn)協(xié)議轉換為信息包協(xié)議（IP或ATM協(xié)議）。從這個(gè)觀(guān)點(diǎn)上看，數據信號能通過(guò)因特網(wǎng)繼續其路程，并抵達其最終目的地。

　　3.2 GSM數據-GPRS

　　2.5G技術(shù)和GSM一樣得到了很好的定義，在2.5G技術(shù)中，數據應用完全由GPRS控制。其中，數據應用由GPRS（通用信息包無(wú)線(xiàn)電服務(wù)）支配。通過(guò)在眾多用戶(hù)之間共享14.4kbps GSM信道帶寬，它實(shí)現了較高的通信速率。由于GSM將一個(gè)給定的頻分多路復用（FDM）信道分成了8個(gè)TDMA時(shí)隙，GPRS所提供的理論帶寬為115.2 kbps（8x14.4 kpbs）。然而，到目前，這種理論最大速度尚無(wú)法達到。現實(shí)情況決定了，其平均數據速率不會(huì )好于已有的電路交換業(yè)務(wù)，如HSCSD（高速電路交換數據），而后者的理論速率為57.6 kbps。由于目前移動(dòng)單元電池技術(shù)的局限，這些理論速度限制令人難以捉摸，當數據速率大于14.4 kbps時(shí)，會(huì )導致嚴重的電池過(guò)熱問(wèn)題。

　　3.3 CDMA數據-cdmaTwo

　　符合cdmaOne標準的移動(dòng)電話(huà)能夠以16 kbps的速度收發(fā)數據。盡管在大多數這類(lèi)數據都是重復信息，但卻并非一定要這樣。cdmaTwo標準（也稱(chēng)為IS-95b）采用了4個(gè)沃爾什碼，能夠生成64 kbps的最大速率（而不是使用單一沃爾什編碼的cdmaOne所提供的16 kbps）。cdmaTwo標準支持CDMA 2.5G的數據能力（等同于 GSM GPRS）。其語(yǔ)音服務(wù)的體系結構與cdmaOne的相同，因此，可以使用如圖2所示的相同拓撲，安放VQE（語(yǔ)音質(zhì)量增強）設備。

①	國際移動(dòng)電信-2000（IMT-2000），全球移動(dòng)電話(huà)系統（UMTS），以及碼分多路訪(fǎng)問(wèn)-2000（CDMA-2000）無(wú)線(xiàn)標準。（引"一－1.1"）
②	VQE功能部件：AEC（聲回聲控制）、NR（降噪）、AGC（自動(dòng)增益控制）、NC（噪音補償）、TFO（級聯(lián)式自由操作）、A-Interface禁止等。（引"二-2.1"）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　TOP↑

│ page1 ││ page2 │