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第三代行動電話UMTS系統
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❒ 第三代行動電話的由來
1998年歐洲電信標準協會(ETSI)、日本社團法人電波產業會(ARIB)和情報通信技術委員會(TTC)、中國通信標準化協會(CCSA)、韓國通信技術協會(TTA)和美國通信工業解決方案聯盟(ATIS)等組織合作成立「第三代合作夥伴計劃(3GPP：3rd Generation Partnership Project)」，在國際電信聯盟(ITU)的IMT-2000計劃範圍內制定全球第三代行動電話「全球移動通訊系統(UMTS：Universal Mobile Telecommunication System)」，使用WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等規範空中無線介面技術。
❒ WCDMA系統架構(Wideband CDMA)
WCDMA系統的基本架構如＜圖一＞所示，與GPRS/EDGE系統類似，同時可以支援線路交換與封包交換，主要由下列幾種電信設備組成：
➤無線網路控制器(RNC：Radio Network Controller)：類似GSM系統的基地台控制器(BSC)，負責基地台與手機的通話處理、信號強度、頻道管理等工作。
➤無線網路子系統(RNS：Radio Network Subsystem)：由基地台(NB：Node B)與無線網路控制器(RNC)組成，有點類似GSM系統的蜂巢。知識力www.ansforce.com。
➤UMTS陸地無線接取網路(UTRAN：UMTS Terrestrial Radio Access Network)：由數個無線網路子系統(RNS)組成，泛稱核心網路(CN)以外的系統。
➤核心網路(CN：Core Network)：由行動電話交換中心(MSC)、通訊閘行動電話交換中心(GMSC)、GPRS伺服器節點(SGSN)、GPRS閘道器節點(GGSN)組成。
圖一 WCDMA系統架構圖。
其中，使用者設備(UE：User Equipment)與基地台(NB：Node B)的介面稱為「Uu」；基地台(NB)與無線網路控制器(RNC)的介面稱為「IuB」；無線網路子系統(RNS)與無線網路子系統(RNS)的介面稱為「IuR」；UMTS陸地無線接取網路(UTRAN)與核心網路(CN)的介面稱為「Iu」，其中「Iu-CS(Circuit Switch)」介面使用線路交換傳送語音訊號，「Iu-PS(Packet Switch)」介面使用封包交換傳送資料封包；此外，WCDMA系統可以和原有的GSM/GPRS/EDGE系統共存，所以通訊原理與GPRS系統類似，這裡不再重複描述。這也是它擊敗CDMA2000與TD-SCDMA系統的主要原因，因為電信業者可以保留原有的GSM/GPRS/EDGE通訊設備繼續使用，只需要添購某些新設備，在成本上佔有極大優勢。
❒ WCDMA系統的資料處理流程
無線通訊系統的「上傳(Uplink)」與「下載(Downlink)」一般是以手機的觀點來定義，基地台與手機的資料處理流程可能有些不同，＜圖二(a)＞為WCDMA系統的基地台資料處理流程，圖中只畫出基地台傳送(Tx)流程；＜圖二(b)＞為WCDMA系統的手機資料處理流程，圖中只畫出手機傳送(Tx)流程，詳細內容請參考＜雲端通訊與多媒體產業＞。
圖二 WCDMA系統的資料處理流程示意圖。
請參考＜雲端通訊與多媒體產業＞。
❒ HSDPA系統(High Speed Downlink Packet Access)
由於我們連接網路瀏覽網頁大部分都是下載資料，在原來的WCDMA系統上提升「下載(Downlink)」的資料傳輸率到14.4Mbps，主要使用下列幾種方法：
➤使用多個正交展頻碼：
➤提升數位調變方式 :
➤改善重送機制：
➤固定基地台輸出功率：
➤使用者共享一個頻道：
詳細內容請參考＜雲端通訊與多媒體產業＞。
圖三 正交振幅調變(QAM)。
請參考＜雲端通訊與多媒體產業＞。
❒ HSUPA系統(High Speed Uplink Packet Access)
在原來的WCDMA系統上提升「上傳(Uplink)」的資料傳輸率到5.76Mbps，與HSDPA的概念相似，主要使用下列幾種方法。
➤使用多個正交展頻碼：
➤提升數位調變方式：
➤改善重送機制：
詳細內容請參考＜雲端通訊與多媒體產業＞。
❒ HSPA+系統(High Speed Packet Access Plus)
HSDPA與HSUPA後來又更進一步發展為HSPA+，因此有人將HSPA+稱為「第3.9代行動電話(3.9G)」，主要是使用下列幾種方法再增加資料傳輸率：
➤提升數位調變方式：
➤使用多輸入多輸出(MIMO)天線：
細節請參考＜雲端通訊與多媒體產業＞。
【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請自行聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。
【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「雲端通訊與多媒體產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞