IMT-Advanced無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)的研究

　　一、空中接口網(wǎng)絡(luò )結構

　　新一代無(wú)線(xiàn)通信系統的網(wǎng)絡(luò )結構將是一個(gè)以移動(dòng)IP為核心，結合多種接入方式，支持全球漫游、QoS、隨時(shí)隨地接入并能在不同接入網(wǎng)間無(wú)縫漫游的無(wú)線(xiàn)異構網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò )還具備較強的后向兼容性、前向適應和可擴展性，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)均能夠支持兼容的QoS，并且能夠合理配置資源，選擇最佳路由以及保證核心網(wǎng)和接入網(wǎng)的安全性。

　　蜂窩結構的演進(jìn)

　　傳統蜂窩系統通過(guò)小區分裂來(lái)提高系統容量，但小區面積縮小所帶來(lái)的切換和小區間干擾會(huì )更加嚴重，從而需要提高信號冗余度。國家863FuTURE計劃提出了“廣義小區系統”的概念，其核心思想是將基站的處理單元與射頻單元獨立開(kāi)來(lái)，將天線(xiàn)分布于小區內，并用光纖將它們與基站聯(lián)結在一起。

　　無(wú)線(xiàn)中繼網(wǎng)絡(luò )

　　IMT-Advanced移動(dòng)通信系統數據傳輸速率預計要達到100Mbit/s～1Gbit/s，至少是HS-DPA的10倍以上。對于這么高的數據率，現有的以基站為中心的蜂窩小區模式很難滿(mǎn)足要求。如果維持現有的蜂窩結構，只能分裂小區，減小小區的半徑。而這一方面導致運營(yíng)商CAPEX、OPEX的上升，降低整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力；另一方面，在復用距離不變的情況下，縮小小區后每個(gè)小區可用的頻帶也會(huì )減少，所以實(shí)際上不能解決問(wèn)題。用其他的一些方法可能在一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題，比如射頻拉遠、分布式天線(xiàn)等，但是網(wǎng)絡(luò )鋪設時(shí)受限制較多，難以靈活地適應覆蓋和數據率的變動(dòng)。

　　二、無(wú)線(xiàn)信號傳輸的編碼技術(shù)

　　Turbo碼

　　Turbo碼已被確定為第三代移動(dòng)通信的編碼方案，隨著(zhù)Turbo碼編譯碼結構及譯碼算法的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，必定將在IMT-Advanced的系統設計中發(fā)揮重要作用。另外，它的出現給人們帶來(lái)了獲取無(wú)線(xiàn)信道容量道的啟示，如級聯(lián)的運用、交織器的運用、隨機編碼方式的引入。以降低重碼數量為主要目的而不是以提高碼的最小漢明距離為目的的編碼等，都有助于滿(mǎn)足新一代無(wú)線(xiàn)通信系統的編解碼需求。

　　LDPC碼

　　LDPC(LowDensityParityCheck，低密度校驗)碼，是Gallager最早于1962年提出的一種具有稀疏校驗矩陣的分組糾錯碼，亦稱(chēng)Gallager碼。1999年，在Turbo碼研究獲得成功的啟示下，Mackay等人重新研究了LDPC碼，并發(fā)現它具有非常好的特點(diǎn)：逼近香農限的性能，且描述和實(shí)現簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行理論分析和研究，譯碼簡(jiǎn)單且可實(shí)行并行操作，適合硬件實(shí)現。

　　Woven碼

　　Woven碼借助了“編織”的概念將多個(gè)卷積成員碼巧妙地結合起來(lái)，因此它不僅繼承了卷積碼的很多特性并具有了較大的自由距離，而且其系統結構可完全包容傳統分組碼、卷積碼以及各類(lèi)Turbo碼。Woven碼是對以卷積碼為分量碼的串行級聯(lián)碼的擴展。

　　三、無(wú)線(xiàn)信號傳輸的調制技術(shù)

　　OFDM

　　OFDM的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號通過(guò)接收端采用相關(guān)技術(shù)分開(kāi)，可以在一定條件下減少子信道之間的相互干擾ICI(Inter-Carrier-Interference)。每個(gè)子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道可看作平衰落信道，從而消除了符號間干擾ISI(Inter-Symbol-Interference)。由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

　　SC/FDE

　　SC/FDE(Single Carrier/Frequency Domain EqualizatiON)是寬帶無(wú)線(xiàn)傳輸中一種很有效的對抗多徑效應的方法，但與常規技術(shù)相比，目前對它的研究尚較少。該系統在保持OFDM系統性能的同時(shí)避免了OFDM系統所存在的兩大不足。采用單載波頻域均衡技術(shù)(SC/FDE)是未來(lái)高速無(wú)線(xiàn)通信系統的一個(gè)極具競爭力的方案。

　 星座交疊

　　星座交疊即動(dòng)態(tài)碼分復用DCDM(Dy-namicCode-DivisionMultiplexing)，其應用場(chǎng)合主要是針對多個(gè)信道條件差異很大的用戶(hù)而設計的。類(lèi)似的方案在DVB規范中也被采用，稱(chēng)為分級編碼調制。星座交疊是一種多分辨率的技術(shù)。根據廣播信息論，采用星座交疊的方式可以獲得比正交分割更大的系統總容量，因此在系統中引入星座交疊可以明顯提高整體頻譜效率。

　　四、多天線(xiàn)技術(shù)

　　MIMO的優(yōu)勢

　　MIMO技術(shù)最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天線(xiàn)來(lái)抑制信道衰落，得到大于單天線(xiàn)情況下的信道容量。目前，MIMO技術(shù)正在被開(kāi)發(fā)應用到各種高速無(wú)線(xiàn)通信系統中，其中的空時(shí)編碼與智能天線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)在第三代移動(dòng)通信系統中得到了應用。另外，隨著(zhù)新一代無(wú)線(xiàn)通信系統相關(guān)技術(shù)工作的進(jìn)一步開(kāi)展，“空間復用”、“多用戶(hù)MIMO”等更多的多天線(xiàn)實(shí)現方案也將得到廣泛的應用。

　　空時(shí)編碼

　　空時(shí)編碼(SpaceTimeCoding)是一種基于多天線(xiàn)陣發(fā)送技術(shù)的編碼方案，其主要思想是利用空間和時(shí)間上的編碼實(shí)現一定的空間分集和時(shí)間分集，從而降低信道誤碼率。

　　智能天線(xiàn)

　　目前在2G移動(dòng)通信系統中采用的天線(xiàn)分為全向天線(xiàn)和定向天線(xiàn)兩種。全向天線(xiàn)應用于360°覆蓋的小區，定向天線(xiàn)應用于分扇區覆蓋的小區。這兩種天線(xiàn)覆蓋的區域形狀都是不變的，因此對于基站來(lái)說(shuō)，給每一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)的下行信號是廣播式發(fā)送的，這樣會(huì )引起系統干擾，并降低系統容量。

　　鏈路自適應技術(shù)

　　鏈路自適應技術(shù)也是滿(mǎn)足新一代無(wú)線(xiàn)通信的高速傳輸速率要求以及支持多種業(yè)務(wù)不同QoS需求的一個(gè)重要手段。無(wú)線(xiàn)通信的業(yè)務(wù)量需求在不斷上升，而無(wú)線(xiàn)通信最本質(zhì)的頻譜資源卻是有限的，因此合理的自適應技術(shù)，實(shí)現有限資源的最佳利用成為新一代移動(dòng)通信系統設計的一項關(guān)鍵內容。該技術(shù)能使系統根據用戶(hù)和設備的狀態(tài)，優(yōu)化調整系統在各個(gè)維度上資源的分配，同時(shí)根據相應的信道狀態(tài)自適應地調整功率、編碼、調制等通信方式，實(shí)現資源的最佳利用。