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未来无线通信的关键技术

来源:用户分享 时间:2025/6/17 19:20:49 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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为了去掉码间干扰和信道间干扰,必须将上述频域值进行去采样频偏和去载波频偏处理。最后,再将其进行空时或空频联合解码,即可得到最初的发送数据。 ? 其它先进的技术

? 先进的编码技术

为适应下一代通信系统中高速的数据传输速率,产生了许多性能优良的编码方案,以进一步提高数据传输的可靠性和有效性。其中LDPC编码以其独特的优良系统被认为是4G系统中最具竞争力的关键技术。

LDPC (Low Density Parity Check,低密度校验) 码,是Gallager最早于1962年提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码,亦称Gallager码。1999年,在Turbo码研究获得成功的启示下,Mackay等人重新研究了LDPC码,并发现它具有非常好的特点:逼近香农限的性能,且描述和实现简单,易于进行理论分析和研究,译码简单且可实行并行操作,适合硬件实现。正是由于LDPC码这些优良的性能,因此它被认为是第四代移动通信系统中最具竞争力的编码方案。

? 智能天线技术

目前在2G移动通信系统中采用的天线分为全向天线和定向天线两种。全向天线应用于360°覆盖的小区,定向天线应用于分扇区覆盖的小区。这两种天线覆盖的区域形状都是不变的,因此对于基站来说,给每一个移动用户的下行信号是广播式发送的,这样会引起系统干扰,并降低系统容量。采用智能天线技术可以极大地提高蜂窝系统的容量。

? 链路自适应技术

链路自适应技术也是满足新一代无线通信的高速传输速率要求以及支持多种业务不同QoS需求的一个重要手段。无线通信的业务量需求在不断上升,而无线通信最本质的频谱资源却是有限的,因此合理的自适应技术,实现有限资源的最佳利用成为新一代移动通信系统设计的一项关键内容。该技术能使系统根据用户和设备的状态,优化调整系统在各个维度上资源的分配,同时根据相应的信道状态自适应地调整功率、编码、调制等通信方式,实现资源的最佳利用。

? 混合自动重发请求(HARQ)

自动重发请求(ARQ)在误码率不是很高的情况下可以得到理想的吞吐量,但会引起时延;纠错码(FEC)提高了传输的可靠性,但当信道情况较好时,过多的纠错比特反而降低了系统的吞吐量。HARQ对ARQ和FEC两种技术进行了优势互补,HARQ不将原传输后解码失败的数据丢弃,而是用于后续的解码,这样既可以降低重传的次数以提高系统吞吐率,又可以得到较高的可靠性。实现HARQ有很多方法,不同方法的效率会有些不同。应该提到的是,HARQ和AMC结合起来可以得到很好的效果,AMC可以提供大体的数据速率选择,而HARQ

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可以对数据吞吐率进行较准确的调整。

? 自适应调制

自适应调制和编码技术都属于链路自适应的范畴,其基本原理是:通过上行链路反馈的信号来估计信道条件,然后根据估计出的无线信道的优劣情况自动调整信号的调制和编码方法。具体的说,如果估计信道条件比较好,则可以采用较高阶的调制方式和较高的编码速率;如果估计信道条件比较差,则采用较低阶的调制方式和较低的编码速率。采用自适应调制和编码的好处在于:信道条件比较好的用户可以具有更高的数据速率,由此蜂窝平均吞吐量得到提高;同时,通过调整调制或编码方式而不是调整发射功率与信道相适应可以降低干扰水平,提高系统容量。

3GPP对HSDPA已经定义了QPSK和16QAM两种调制方案,同时正在研究是否使用64QAM等更高阶的调制方式。为了准确选择适合的调制和编码方式,必须比较准确地得到信道优劣的状况,对信道估测的错误可能会使系统选择错误的数据传输率,使传输功率过高,浪费系统容量或因功率太低而出现误码率升高。由于移动信道的时变特性以及信道测量报告的延迟,降低了信道质量估计的可靠性,因此,寻找好的信道估计算法是自适应调制和编码技术发挥优势所面临的挑战。 2.2 无线网络的发展

2.2.1 基于蜂窝网络的发展 ? 3GPP演进

LTER7?技术进一步改进?业务能力进一步增强,类型进一步丰富?未来10年或更长时间内网络演进?标准化中R6R5R4R99?WCDMA2005年3月2002年6月2001年3月冻结时间2000年3月?TD-SCDMA?软交换?HSDPA ?IMS?端到端的IP多媒体业务?HSUPA?IMS性能增强?MBMS?MIMO标准化进行中标准化进行中

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图 2-4 3GPP标准演进历程

3GPP的网络演进是分阶段的平滑演进,R99系统考虑到了对GSM的兼容,现有的2G客户和3G R99客户会继续把他们的业务通过CS域和PS域功能的结合来传输;R4系统对CS域进行了大的改动,并在BSS引入Iu接口,以适应未来发展的需要;R5系统则在PS域引入IM子系统,提供基于IP的实时多媒体业务,并支持未来新业务的开发。

HSPA演进过程如图3-2所示:

R99R4R5 R6WCDMA 演进 HSDPA:-高速下行分组数据-降低时延-14Mbit/s峰值速率-3倍于R99容量HSUPA:-高速上行分组数据-降低时延-5.76Mbit/s峰值速率-2倍于R99容量MBMS:-多媒体广播多播业务-移动电视

图2-5 HSDPA的演进

LTE的系统需求主要包括以下几个方面:系统容量相关需求、系统性能相关需求、系统部署相关需求、系统结构相关需求、无线资源管理相关需求、复杂性相关需求和通用需求(成本相关和业务相关的需求)。这几个方面的需求构成了对RANLTE的需求体系,理解这些需求,是我们分析和研究RAN LTE工作的重要切入点。对于网络架构,主要有两种思路。一种是保留原有UMTS网络结构,尽可能重用原有的协议和接口,在UMTS系统的基础上进行改进,满足LTE的系统需求;另一种思路是优先满足性能需要,采用全新的网络结构和接口。最后确定了由演进型NodeB(eNB)和接入网关(aGW)构成的接入网结构。 ? 3GPP2演进

图2-6 3GPP2的演进路线

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从中可以看出,CDMA2000 1x的升级版本有CDMA2000 1xEV-DO、CDMA2000 1xEV-DV、CDMA2000 3x。其中,CDMA2000 1xEV-DO系统将语音和数据分开传输,较CDMA2000 1x数据速率有所增强;CDMA2000 1xEV-DV系统不再将语音和数据分别发送,数据传输速率有较大的提高;CDMA2000 3x采用多载波的CDMA以进一步提高数据传输速率,但是由于占用更宽的带宽资源,因此不被业界所看好。2007年最新推出的UMB空中接口技术与CDMA2000 1x和1xEV-DO兼容,但在数据传输速率、延迟性、覆盖度、移动能力及布建弹性等方面都更具优势,预计2009年上半年实现商用。

【据新浪科技讯 2月13日消息,据国外媒体报道,中国移动将宣布支持LTE(Long Term Evolution)长期演进技术。LTE也被通俗的称为3.9G,具有100Mbps的数据下载能力,被视作从3G向4G演进的主流技术。

按用户数量和市值计算,中国移动都是全球最大的移动运营商。此前,英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要电信运营商已经决定采用LTE技术,此次中国移动加入,将大力推动LTE技术的发展,LTE在后3G时代也将延续2G时期GSM的主流地位。】

2.2.2 基于IEEE802系列为基础的发展

这里主要是指WiMAX。WiMAX也称为移动WMAN。WiMAX主要基于IEEE 802.16标准,它的优势主要表现在这一技术集成了Wi-Fi无线接入技术的移动性与灵活性,以及DSL与Cable Modem等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性和相对理想的QoS。

IEEE 802.16是适用于2-66GHz的空中接口规范,涵盖了物理层和媒质接入控制层的相关规范,此外还有与空中接口协议相关的一致性测试以及不同无线接入系统之间的共存规范。根据使用频段高低的不同,IEEE 802.16系统可分为应用于视距和非视距两种,其中使用2~11GHz频段的系统应用于非视距范围,而使用11-66GHz频段的系统应用于视距范围。IEEE 802.16标准系列又可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准,其中的IEEE 802.16、IEEE802.16a、IEEE 802.16d属于固定无线接入空中接口标准,而IEEE802.16e属于移动宽带无线接入空中接口标准。

除此之外当前自移动组织网、mash 网、协同网等也是人们讨论的热点。 ? 移动自组织通信网络技术

移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network: MANET)出现之初指的是一种小型无线局域网。这种小型局域网的节点之间不需要经过基站或其它管理控制设备就可以直接实现点对点的通信。而且当两个通信节点之间由于功率或其它原因导致无法实现链路直接连接时,

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