未來(lái)分布式無(wú)線(xiàn)通信系統發(fā)展趨勢

　　隨著(zhù)3G技術(shù)的市場(chǎng)化不斷成熟，以及3G的演進(jìn)技術(shù)（LTE、UMB）不斷取得新的突破和進(jìn)展，對于下一代移動(dòng)通信系統的研究也隨著(zhù)IMT- Advanced計劃的啟動(dòng)，在全球范圍內引發(fā)了一場(chǎng)熱烈討論。ITU-R為IMT-Advanced提供了一個(gè)全球范圍標準化的進(jìn)度計劃[1]。從2007年到2008年初，主要的任務(wù)是通函，明確需求以及評估方法。在2008年初將在全球范圍內展開(kāi)IMT-Advanced候選方案的征集工作，同時(shí)還會(huì )相應啟動(dòng)具體的評估工作。

　　對于目前比較關(guān)注的頻譜問(wèn)題，在剛結束的WRC 2007上進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)討論，最終ITU決定：在450MHz～470MHz、698 MHz～862 MHz、2300MHz～2400MHz、3400MHz～3600MHz頻段進(jìn)行IMT地面業(yè)務(wù)頻率劃分。而在可能會(huì )對未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信系統產(chǎn)生重大影響的技術(shù)領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò )體系架構的演進(jìn)則是重中之重的一個(gè)方面，它在很大程度上影響，甚至決定了其它方面的工作。從802.16e（Mobile WiMAX）到LTE[2][3]，我們看到的是網(wǎng)絡(luò )結構的扁平化正在成為趨勢，這是因為對系統處理時(shí)延越來(lái)越苛刻的要求，迫使我們不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )端的處理結構，提高系統信令處理的效率。

　　這種扁平化的趨勢使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展越來(lái)越趨向于類(lèi)似于Internet一樣的網(wǎng)狀結構，而不再是傳統分層的樹(shù)型結構，Mesh、Relay等分布式無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)逐漸成為未來(lái)分布式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的重要支撐技術(shù)。隨著(zhù)分布式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展，Mesh、Relay等概念已不再局限于傳統的全分布式無(wú)線(xiàn)多跳通信網(wǎng)絡(luò )中，它們既可以是全分布式的，也可以與集中控制結合。從而，面向下一代移動(dòng)通信系統的分布式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將會(huì )是一種具有部分基礎設施網(wǎng)絡(luò )支撐的分布式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。一方面可以利用分布式無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的優(yōu)勢，另一方面可以為運營(yíng)商提供一個(gè)可管理、可運營(yíng)的通信系統。

　　1、下一代移動(dòng)通信系統標準化現狀

　　1.1　WiMAX802.16x

　　在2007年10月，以802.16e為核心技術(shù)的WiMAX以OFDMA TDD WMAN的身份加入IMT-2000，成為3G標準的一員，一方面標志著(zhù)802.16x技術(shù)正在得到傳統電信網(wǎng)絡(luò )標準化組織的認可，另一方面也表明分組通信技術(shù)對傳統電信網(wǎng)絡(luò )正發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的影響。作為一種無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，802.16e在支持寬帶數據業(yè)務(wù)方面有一定的優(yōu)勢，并且支持終端的移動(dòng)性。為了改善網(wǎng)絡(luò )覆蓋性能，提升系統容量，在802.16e的基礎上，802.16j引入了分布式多跳中繼機制，同時(shí)保持與PMP模式的802.16e之間的兼容性。而802.16m則是802.16工作組啟動(dòng)的一個(gè)新的針對802.16系列標準的補充標準。目標是對基于OFDMA技術(shù)的802.16無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)標準進(jìn)行補充，提供一個(gè)在付費頻段上工作的高級空中接口，并成為由ITU-R主導的IMT-Advanced評估過(guò)程中的一個(gè)候選方案[4]。其中，明確提出要將智能中繼應用到802.16m網(wǎng)絡(luò )中，提供高性?xún)r(jià)比的高速數據速率覆蓋。

　　1.2　3GPP LTE（+）

　　為了應對來(lái)自WiMAX技術(shù)上的挑戰，3GPP于2005年初啟動(dòng)了3G系統的長(cháng)期演進(jìn)計劃，又稱(chēng)為L(cháng)TE（Long Term Evolution）。以演進(jìn)的接入技術(shù)E-UTRA和接入網(wǎng)E-UTRAN，滿(mǎn)足運營(yíng)商和用戶(hù)不斷增長(cháng)的需求，保持UMTS在未來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域的優(yōu)勢[2]。為了滿(mǎn)足LTE系統對數據速率以及頻譜效率方面的要求，在下行鏈路采用了與802.16e類(lèi)似的OFDM技術(shù)，不同的是在上行鏈路采用了基于單載波的SC -FDMA，克服OFDM技術(shù)在上行鏈路峰均比控制復雜的難題。在網(wǎng)絡(luò )架構方面，LTE放棄了3G的UTRAN結構，完全由基站（eNode B）來(lái)組成E-UTRAN，基站間可以通過(guò)X2接口實(shí)現一種Mesh方式的多對多連接，而基站與核心網(wǎng)實(shí)體MME之間同樣可以通過(guò)S1-flex的方式實(shí)現一種類(lèi)似Mesh的多對多連接。這樣的一種網(wǎng)絡(luò )結構可以減少信令交互產(chǎn)生的時(shí)延，有效實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的負載均衡。而為了應對IMT-Advanced的需求， LTE的增強版LTE+也在醞釀之中。

　　1.3　WINNER

　　除了WiMAX和3GPP以外，由歐盟資助的WINNER項目同樣瞄準了為了第四代移動(dòng)通信系統提供新的空中接口規范，凝聚了來(lái)自歐洲、北美以及亞洲的工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究力量[5]。與前兩者不同的是，WINNER引入了GMC技術(shù)，從而實(shí)現對多種類(lèi)型的多載波調制/多址技術(shù)的支持。結合多天線(xiàn)以及廣義MIMO-OFDM，實(shí)現了對時(shí)、頻、空域無(wú)線(xiàn)資源的充分挖掘。網(wǎng)絡(luò )架構方面，引入了無(wú)線(xiàn)多跳中繼技術(shù)，改善網(wǎng)絡(luò )的覆蓋質(zhì)量，提升傳輸速率，解決高頻段（WINNER系統設計主要針對 3.4G Hz～5GHz頻段）無(wú)線(xiàn)覆蓋困難的問(wèn)題。通過(guò)有效的協(xié)作機制和無(wú)線(xiàn)資源管理方案，實(shí)現與采用其他類(lèi)型無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的系統之間的合作通信和頻譜共享。