2G到3G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化對回聲取消器
和語音質(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)，都無法不注意到"鋪天蓋地"的有關(guān)即將來臨的3G無線時(shí)代的辭藻。"通過您的便攜式電話，可以在運(yùn)動(dòng)中高速瀏覽Web"，言過其實(shí)的技術(shù)人員聲稱道。"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"，社會頭面人物氣喘吁吁地說。"想象吧，單一的標(biāo)準(zhǔn)，目前的GSM和TDMA（IS-54）用戶在具有強(qiáng)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(qiáng)的鼓動(dòng)性和誘惑力，但它們僅僅是道聽途說，最多只有一半是正確的。

　　考慮到其復(fù)雜性，在無線數(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┢饋淼膹?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，對于寬帶虛擬信道，唯一可行的實(shí)施方案是通過信息包技術(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(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。與此同時(shí)，也允許單個(gè)用戶在短時(shí)間內(nèi)使用寬帶信息包"猝發(fā)"服務(wù)。在都市區(qū)域，大量用戶集中在相對較小的地理區(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)水平相對較低，在相當(dāng)長的一段時(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，因此對于人口稀疏的鄉(xiāng)村地帶來說，由于配備的寬帶基礎(chǔ)設(shè)備水平較低，無法提供這類服務(wù)。其結(jié)果是，鄉(xiāng)村用戶無法像人口稠密地區(qū)用戶那樣，享受到高容量寬帶信息包猝發(fā)服務(wù)所帶來的益處。

　　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（它會將所有的比特發(fā)送64次），W-CDMA（例如）會根據(jù)信號強(qiáng)度調(diào)整增益。也就是說，每個(gè)比特的發(fā)送次數(shù)介于4到128之間，當(dāng)信號較強(qiáng)時(shí)，采用較低的速率。這意味著，在具有更強(qiáng)信號特征的區(qū)域，可用帶寬更大。信號強(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)用戶和BTS之間的距離較短，信號強(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)可能不會享受到潛在的帶寬增加所帶來的好處（即使在相對成熟的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，在一次語音或數(shù)據(jù)會話過程中，移動(dòng)電話用戶能夠游暢在純粹的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。

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　　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像在大屏幕上那樣流行。它或許會被追捧者視為迷人的新生事物，但大多數(shù)無線用戶可能會對之感到厭倦。便攜式電話是為移動(dòng)、便利、以及相對較短的強(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�；蛟S3G電話會像無線攝像機(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，供另一位用戶觀看。對于商業(yè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用來說，這種功能的吸引力更大，在這類商業(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)閮深愔饕�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�。然而�?G網(wǎng)絡(luò)上的語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)在傳輸語音信號時(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音"向"建立在信息包之上"的語音過渡。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)目會迅速超過現(xiàn)有編號系統(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，會導(dǎo)致世界范圍的升級事宜，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，在通往3G的歷程中，將會穿越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線接口：GSM和cdmaOne。2.5G標(biāo)準(zhǔn)能夠提供通用無線數(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，以及它們對話音通信的影響。

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　　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，通過對實(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(xì)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(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)過程中的瘋狂之舉終于帶來了后果，潛在的服務(wù)提供商面臨了嚴(yán)重的財(cái)務(wù)危機(jī)。考慮到頻譜競標(biāo)的首輪花費(fèi)，經(jīng)過客觀的業(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，卻在美國的無線市場上面臨了一個(gè)重大的障礙。與世界上的其他地區(qū)不同，美國的頻譜資源已完全分配給了2G和其他無線電應(yīng)用。由于美國沒有專為3G通信而保留的頻譜資源，實(shí)施3G時(shí)，只能通過與已有的2G分配交換帶寬來進(jìn)行。如果在行進(jìn)過程中匆忙行事，同時(shí)轉(zhuǎn)換相當(dāng)大的一部分2G頻譜資源，會造成嚴(yán)重的服務(wù)中斷。由此導(dǎo)致的結(jié)果是，在美國，轉(zhuǎn)向3G的步伐將是緩慢的，將求助于規(guī)定的行動(dòng)過程，在整個(gè)遷移轉(zhuǎn)換過程中，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，而在美國則要推遲到2004年。類似地，不少2.5G基礎(chǔ)設(shè)施（尤其是GPRS部署）很可能會在2001年投入使用，并迅速在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中推廣開來。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。

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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無線系統(tǒng)［GSM、TDMA（北美）、以及CDMA（cdmaOne）］對其進(jìn)行了補(bǔ)充。對于每一次通信會話過程，語音和數(shù)據(jù)（主要）通信體系結(jié)構(gòu)均采用了專用的設(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)開銷。出于這種基本原因，無論是無線語音還是無線數(shù)據(jù)，都無法支持甚至接近常規(guī)長途（交換式）語音網(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。無線用戶已經(jīng)習(xí)慣為了移動(dòng)帶來的好處而放棄部分質(zhì)量，但這種犧牲有一個(gè)臨界點(diǎn)。如果越過了可用性這個(gè)臨界點(diǎn)，低質(zhì)量的語音連接和緩慢的數(shù)據(jù)鏈路不會被用戶接受。面臨嘈雜的無線語音呼叫時(shí)，消費(fèi)者們?quot;掛斷"、重?fù)�、甚至轉(zhuǎn)向替代連接（有線）。但也會有極少一部分全心全意的狂熱者們?nèi)詴�忍受緩慢�?或有限的無線數(shù)據(jù)容量。

　　使消費(fèi)者滿意并不斷擴(kuò)大用戶基數(shù)，抱著這一目的，很多無線服務(wù)提供商求助于補(bǔ)救措施，對2G的缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。與此同時(shí)，數(shù)字無線語音與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（語音質(zhì)量增強(qiáng)）功能部件融合到了EEC設(shè)備中，從而通過單一裝置，就能提供包容一切的信號處理功能。

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　　2.2 2G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/b>

　　由于電回聲來自2線/4線混合組件，只有對于"移動(dòng)到PSTN"（公共電話網(wǎng)絡(luò)）的連接來說，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)"呼叫來說（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，請參見下面的介紹。

　　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)對移動(dòng)"以及"移動(dòng)到PSTN"呼叫上提供了VQE（語音質(zhì)量增強(qiáng)）功能。

　　然而，在高層次圖（參見圖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)對移動(dòng)"以及"移動(dòng)對PSTN"呼叫提供了VQE（語音質(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（語音質(zhì)量增強(qiáng)）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)"呼叫的語音質(zhì)量將是不完善的。