利用OFDMA加速可提升4G網(wǎng)絡(luò )傳輸質(zhì)量

OFDM的另一個(gè)好處是采用了先進(jìn)的多天線(xiàn)信號處理技術(shù)。多輸入多輸出(MIMO)和波束成形(通常指AAS)是兩種最常用的技術(shù)。

在MIMO中，系統接收來(lái)自不同發(fā)射天線(xiàn)的信號會(huì )有很大差異。在室內或建筑密集的都市，由于發(fā)射器和接收器之間存在許多反射和多徑，因而這種情況很普遍。在這種情況下，每個(gè)天線(xiàn)可以相同頻率發(fā)送另一個(gè)不同信號，而在接收器端通過(guò)信號處理還可恢復該信號。理解這種特性的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是考慮一個(gè)標準的、有N個(gè)方程和N個(gè)未知量的方程組，可借助熟知的矩陣求逆技術(shù)來(lái)求解該方程組。以這種方式重復利用頻率被稱(chēng)為Re-use1，同一頻率在同一時(shí)間被用于不同信號。

而波束成形則是一種發(fā)射技術(shù)，它試圖在接收器內為多個(gè)發(fā)射器形成一個(gè)一致架構。這種技術(shù)可在接收器端得到很高的信噪比(SNR)，另外，它還可提供更寬帶寬或以相同發(fā)射功率實(shí)現更遠距離。波束成形不是利用天線(xiàn)間的不同空氣接觸反射原理，而是對信號進(jìn)行修改以使其統一。因此，波束成形對頻率的重復利用與MIMO所用的方式不同。將頻率分成不同的頻段用于不同蜂窩單元被稱(chēng)為Re-use 3。

在一些應用中，可能結合MIMO和波束成形技術(shù)，尤其是在4天線(xiàn)系統中。一個(gè)理想的系統應根據其特性進(jìn)行切換以便在不同模式運作。

圖3：OFDM內的幀分配。

OFDMA介紹

OFDMA是為將OFDM技術(shù)從定點(diǎn)接入無(wú)線(xiàn)系統擴展為具有移動(dòng)能力的真正蜂窩系統而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。其底層技術(shù)是相同的，更多靈活性是通過(guò)系統工作定義實(shí)現的。在OFDMA，子載波被組合成稱(chēng)為副信道的更大單元，這些副信道進(jìn)一步被組合成可分配給無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的“突簇(burst)”。每個(gè)突簇分配可在幀間及該調制等級內改變，從而允許基站根據目前的系統需求動(dòng)態(tài)調整帶寬用法。

另外，由于每位用戶(hù)只占用一部分帶寬，所以根據目前系統需求還可調節每個(gè)用戶(hù)的功率。服務(wù)質(zhì)量(QoS)是另一個(gè)特性,可適用于不同用戶(hù)的特殊應用(如：語(yǔ)音、流視頻或因特網(wǎng)接入等)。

如上所述，OFDM和OFDMA允許系統容易地適應可用頻譜。3GPP (LTE)和WiMAX系統發(fā)展的長(cháng)期目標是支持帶寬從1.25到20 MHz間的分配。此外，這兩種系統都既支持時(shí)分又支持頻分復用。所有這些靈活性將允許服務(wù)供應商根據市場(chǎng)需要在不同地區以不同方式推出不同的４G系統。

在4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的早期發(fā)展過(guò)程中，系統開(kāi)發(fā)者開(kāi)始考慮哪種方案最適合WiMAX以及其它基于OFDMA的設備。在許多方面，對早期無(wú)線(xiàn)應用的一般考慮同樣適用于OFDMA：高計算性能、低功耗、編程靈活性、集成的高速外設、完善的軟件平臺及全面的開(kāi)發(fā)工具?？蓾M(mǎn)足這些需求的DSP供應商將能提供最適合4G網(wǎng)絡(luò )的方案。例如TI的TMS320TCI6?87就是這樣一種方案。它整合了3個(gè)1GHz C6?x+ DSP核、帶有全部3MB片上存儲器以及高速接口。

本文小結

向4G網(wǎng)絡(luò )的轉變給無(wú)線(xiàn)通信帶來(lái)新的期待。4G網(wǎng)絡(luò )的更快速度和分組傳輸將使高質(zhì)量多媒體無(wú)處不在。實(shí)現這種高水平服務(wù)的關(guān)鍵就是新的無(wú)線(xiàn)接口――OFDMA，而使其得以實(shí)現的關(guān)鍵則是新一代DSP的高性能。通過(guò)將特定頻譜分成多個(gè)子載波，OFDMA可提供需要相對較低功率的強勁信號，并可高效利用帶寬。利用OFDMA，運營(yíng)商可從更大的靈活性中受益，因為在相同的頻譜下，它們可提供更多信道(包括高帶寬信道)及更多種服務(wù)。目前，這些系統仍處在定義和原型開(kāi)發(fā)階段，不過(guò)，4G技術(shù)的關(guān)鍵部分已經(jīng)就位，向無(wú)線(xiàn)通信新紀元的進(jìn)軍即將起步。