LAS-CDMA---新一代無線技術(shù)

    無線通信從十年前的一個(gè)小行業(yè)發(fā)展到今天，已被行業(yè)分析家們認(rèn)為是今后十年最具意義的技術(shù)發(fā)展行業(yè)。無線業(yè)正迎來一個(gè)無可比擬的飛速發(fā)展的階段，它對(duì)全世界的生活方式和經(jīng)濟(jì)的影響可與因特網(wǎng)革命相媲美。

    這種發(fā)展主要是基于以下三個(gè)基本因素：

1.數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大幅度的增長(zhǎng)和轉(zhuǎn)變：雖然今天的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)僅僅占無線業(yè)務(wù)的百分之五左右，但是無線因特網(wǎng)服務(wù)的增長(zhǎng)將使它在幾年內(nèi)超過語音業(yè)務(wù)。隨著無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增加，數(shù)據(jù)傳輸也要求從目前的低數(shù)據(jù)率電路交換連接(如14.4Kbps)演進(jìn)到高數(shù)據(jù)率（高達(dá)5Mbps以上）的分組交換服務(wù)。

2.從以傳統(tǒng)電路為核心網(wǎng)和接入網(wǎng)絡(luò)到全I(xiàn)P分組網(wǎng)絡(luò)的根本轉(zhuǎn)變：這個(gè)轉(zhuǎn)變與固定的有線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)程相類似，標(biāo)志著不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融入新一代全I(xiàn)P網(wǎng)和分組交換無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)。

3.無線通信和因特網(wǎng)的融合：便利、普及、隨時(shí)可用的便攜式無線設(shè)備將取代上世紀(jì)老式的臺(tái)式/有線調(diào)制解調(diào)器模式。

    要達(dá)到這些要求，一定有一種經(jīng)濟(jì)的辦法來實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用。的確，為了跟上需求并以更經(jīng)濟(jì)的方式來配置新的寬帶應(yīng)用技術(shù)，無線運(yùn)營(yíng)商們將需要找到增強(qiáng)其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量的途徑。然而，隨著頻譜使用費(fèi)的不斷上漲（可以參看最近各國(guó)的頻譜拍賣：在英國(guó)為324.4美元，德國(guó)為462億美元，而意大利為116億美元），運(yùn)營(yíng)商們正在尋找增強(qiáng)型的無線技術(shù)，不僅能提高頻譜效率（即可用頻段內(nèi)業(yè)務(wù)服務(wù)信道容量的比率），而且能有效地服務(wù)于新的無線分組數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)。ITU最近定義的現(xiàn)在的第三代（3G）技術(shù)，更恰當(dāng)?shù)卣f是早期的3G配置，也將很快需要升級(jí)以滿足巿場(chǎng)環(huán)境變化的需求。

    事實(shí)上，有論是推進(jìn)早期無線產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一代和第二代技術(shù)，還是當(dāng)今的第三代標(biāo)準(zhǔn)都不是十分健全和完備的，不能適應(yīng)3G及3G以上技術(shù)升級(jí)的要求。新的、改良的技術(shù)將用于解決呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的用戶和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時(shí)提高容量和頻譜效率。

    因此，無線業(yè)必須確定一種新技術(shù)以適應(yīng)和增強(qiáng)為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，同時(shí)推動(dòng)未來發(fā)展。無線業(yè)需要新一代的技術(shù)。它將4G無線技術(shù)引入今日，來改善3G技術(shù)并向未來的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

    連宇公司已經(jīng)研制出了這樣一項(xiàng)技術(shù)---LAS-CDMA，即大區(qū)域同步碼分多址技術(shù)。LAS-CDMA技術(shù)是頭一個(gè)超出IMT-2000要求的無線技術(shù)。它是一個(gè)創(chuàng)新的概念，增強(qiáng)了現(xiàn)有3G技術(shù)，使其頻譜效率至少提高到3倍。運(yùn)營(yíng)商們將LAS-CDMA技術(shù)納入到他們的規(guī)劃中去，其現(xiàn)有的系統(tǒng)就能滿足其對(duì)容量和帶寬的需求。LAS-CDMA通過在其在大區(qū)域系統(tǒng)中將LAS-CDMA和ＴＤＤ(時(shí)分雙工)技術(shù)創(chuàng)新地結(jié)合在一起，被列為第四代（4G）無線系統(tǒng)的首先方案。

LAS-CDMA的特點(diǎn)：

* 具有所有無線技術(shù)中最高的頻譜效率；

* 在同一載波上能同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和話音；

* 是當(dāng)今唯一能用FDD網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置TDD空中接口的技術(shù)，能夠?yàn)闊o線因特網(wǎng)業(yè)務(wù)提供不對(duì)稱通信而無需犧牲頻譜效率。

表1 LAS-CDMA的技術(shù)特征

2G技術(shù)在3G無線領(lǐng)域中的局限性

    一直以來，無線業(yè)的發(fā)展始終被低估了，致使很多運(yùn)營(yíng)商對(duì)其系統(tǒng)的話音和數(shù)據(jù)服務(wù)的需求措手不及�，F(xiàn)在，包括CDMA、GSM和TDMA(時(shí)分多址)等許多系統(tǒng)，都無法滿足用戶對(duì)更好高的話音質(zhì)量和新的高數(shù)據(jù)速率的要求。隨著新業(yè)務(wù)和更大價(jià)格“套餐”的迅速推出，3G的CDMA網(wǎng)絡(luò)也將很快飽和。

    2G首選標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和容量在3G無線行業(yè)受到嚴(yán)重限制。例如，現(xiàn)行的TDMA標(biāo)準(zhǔn)的容量嚴(yán)重受限于其相對(duì)低的頻譜效率。

    CDMA技術(shù)對(duì)TDMA來說是一個(gè)重大的改進(jìn)，并成為3G公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。它實(shí)現(xiàn)了從時(shí)分多址到碼分多址的轉(zhuǎn)變，并允許同一頻率不同小區(qū)間的重復(fù)使用，大大地提高了CDMA系統(tǒng)的吞量，例如，CDMA是GSM或TDMA(IS-136)標(biāo)準(zhǔn)語音容量的2倍以上。然而，現(xiàn)行的CDMA有其局限性，特別是在進(jìn)一步提高頻譜效率上。這主要是由于CDMA系統(tǒng)在多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中面向多用戶使用的擴(kuò)展碼和擾碼。這些碼會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生干擾，如：

* 符號(hào)間干擾（ISI）和多址干擾（MAI）（又稱為同小區(qū)或小區(qū)內(nèi)干擾）：在單小區(qū)內(nèi)限制用戶數(shù)量；

* 相領(lǐng)小區(qū)干擾（ACI）（又稱為小區(qū)間或他區(qū)干擾）：限制了相鄰基站的互相靠近，產(chǎn)生容量受限的干擾。

    使用這些碼的另一個(gè)結(jié)果是使WCDMA和cdma2000系統(tǒng)不能有效地在同一載波內(nèi)實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)同傳，導(dǎo)致低效覆蓋網(wǎng)絡(luò)（如1xEV/DO，它是在cdma2000系統(tǒng)之上傳送分組數(shù)據(jù)的射頻載波信號(hào)覆蓋解決方案）。全球電信網(wǎng)絡(luò)正以不可阻擋之勢(shì)朝著在同一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)話音、多媒體、電子郵件和因特網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)的同傳方向發(fā)展，這將最終導(dǎo)致上述的解決方案的被廢棄。

    這兩個(gè)嚴(yán)重的限制因素（有限的頻譜效率和不能同傳的方案）意味著無線業(yè)界對(duì)新技術(shù)發(fā)展的需求迫在眉睫。當(dāng)其他電信部門繼續(xù)分享高速發(fā)展的喜悅之際，毫無疑問，止步不前必將導(dǎo)致無線業(yè)發(fā)展的緩滯。

LAS-CDMA：3G發(fā)展的理想標(biāo)準(zhǔn)

    LAS-CDMA專利技術(shù)是利用智能擴(kuò)頻碼來消除干擾的下一代無線技術(shù)，從而顯著地提高了無線網(wǎng)絡(luò)的容量，并實(shí)現(xiàn)了在同一載波話內(nèi)話音和數(shù)據(jù)的同傳。

    LAS-CDMA與現(xiàn)有CDMA相比，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能和容量上的指數(shù)級(jí)的飛躍，而且它的設(shè)計(jì)確保對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的最大再用率。LAS-CDMA技術(shù)提供：

* 比現(xiàn)有CDMA和GSM技術(shù)更高的容量；

* 更高的數(shù)據(jù)吞量；

* 更大的覆蓋范圍；

* 改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋；

* 簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，提高了成本效益。

    對(duì)于手機(jī)和基站設(shè)備生產(chǎn)商而言，這意味著具備了提供更高容量的設(shè)備，以滿足不斷增長(zhǎng)的用戶的需求；對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，LAS-CDMA技術(shù)將與新網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及容量升級(jí)相關(guān)的額外開支降至最低。這使運(yùn)營(yíng)商在低成本條件下競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，又能向用戶提供新的增強(qiáng)服務(wù)，如高速因特網(wǎng)連接、交互式多媒體服務(wù)、無線本地環(huán)路和全球移動(dòng)管理。

LAS-CDMA技術(shù)概述

    LAS-CDMA技術(shù)的特點(diǎn)在于使用了一種被稱為L(zhǎng)AS編碼的創(chuàng)新性的擴(kuò)頻編設(shè)計(jì)，通過減少系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾來增加系統(tǒng)容量。LAS編碼由被稱為L(zhǎng)A碼和LS碼的兩級(jí)騙碼組成。

    當(dāng)FDMA(頻分多址)或TDMA系統(tǒng)受限于其身的規(guī)模(如TDMA時(shí)隙的數(shù)量)時(shí)，而典型的CDMA系統(tǒng)只受限于其碼資源的設(shè)計(jì)。例如：在一個(gè)依照IS-95的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并采用Walsh碼作為多址方式的系統(tǒng)中，盡管有64個(gè)碼可用，但其容量單載波每扇區(qū)很少超過20個(gè)話音用戶。正因如此，CDMA被稱為“干擾受限”系統(tǒng)，其系統(tǒng)容量取決于可承受的干擾程度。

    現(xiàn)有的CDMA系統(tǒng)存在這些嚴(yán)重的局限性，主要是因?yàn)樗�所用的碼具有較強(qiáng)的自干擾和相互干擾（或稱為自相關(guān)和互相關(guān)）特性導(dǎo)致的。根據(jù)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有CDMA系統(tǒng)在不影響傳輸質(zhì)量的前提下只能承受一定程度的干擾。由于噪音平臺(tái)的影響，干擾會(huì)導(dǎo)致解調(diào)難度的增加和誤碼率的提高。

系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾來自以下三方面：

* 符號(hào)間干擾（ISI）：由原始信號(hào)引起的反射信號(hào)產(chǎn)生，包括上行和下行兩部分；

* 多址干擾(MAI)：由同一小區(qū)/扇區(qū)內(nèi)其他移動(dòng)站等移動(dòng)物體產(chǎn)生，包括其所有的反射信號(hào)，它由上行和下行兩部分組成；

* 相鄰小區(qū)間的干擾（ACI）：由相鄰基站發(fā)射的信號(hào)產(chǎn)生，它包括移動(dòng)站接收到的所有蜂窩網(wǎng)絡(luò)中相鄰小區(qū)的信號(hào)，它由上行和下行兩部分組成；

    LAS-CDMA是一個(gè)智能擴(kuò)頻碼，通過利用強(qiáng)大的零干擾多址碼，很大的改善了這些限制。LA和LS碼作用于系統(tǒng)可以減少或是完全消除所產(chǎn)生的干擾。

頻譜效率

    在任何2G和3G現(xiàn)有技術(shù)中，LAS-CDMA提供了最高的頻譜效率。當(dāng)今的CDMA技術(shù)是一個(gè)干擾受限系統(tǒng)，通過運(yùn)用LAS智能碼，MAI和ISI都可以減少到零，而ACI減少到最低。在中國(guó)，LAS-CDMA原型系統(tǒng)的測(cè)試證實(shí)LAS智能碼可以在室內(nèi)外及車載移動(dòng)環(huán)境下運(yùn)作。

強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

    LAS-CDMA優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)歸功于以下兩個(gè)重要特性：

1. LA和LS碼的小互相關(guān)性使其成為支持在同一射頻頻率和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)話音和數(shù)據(jù)同傳的理想的選擇。由于用來傳送話音業(yè)務(wù)的信道和傳送數(shù)據(jù)的信道之間有最小的干擾，這就使在同一射頻內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)綜合的話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得很容易。
2. LAS-CDMA的高頻譜效率使得任何高速數(shù)率和高容量相結(jié)合。這意味著，與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比，一個(gè)運(yùn)營(yíng)商將能夠在提供新的高速分組數(shù)據(jù)服務(wù)的同時(shí)而無需犧牲話音容量。這樣，對(duì)于一個(gè)希望配置融合了話音的高速無線因特網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商而言，LAS-CDMA就成為最佳經(jīng)濟(jì)效益的解決方案。

演進(jìn)的能力

    LAS-CDMA將成為無線業(yè)從電路交換/話音業(yè)務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò)向分組交換/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的技術(shù)選擇方案。LAS-CDMA將與針對(duì)這一轉(zhuǎn)變而研制的未來全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)相結(jié)合。

    LAS-CDMA為運(yùn)營(yíng)商指出了邁向無線技術(shù)統(tǒng)一的第一步。因?yàn)樗�有的LAS-CDMA模式運(yùn)用的擴(kuò)展、編碼、調(diào)制和系統(tǒng)程序，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)LAS-CDMA設(shè)備可獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

頻分雙工（FDD）

    FDD（頻分雙工）是所有現(xiàn)行的1G、2G和3G無線技術(shù)的組成部分，它是大部分現(xiàn)有無線系統(tǒng)使用的空中接口技術(shù)。FDD使用兩個(gè)信道分別進(jìn)行傳送和接收數(shù)據(jù)。LAS-CDMA技術(shù)能增強(qiáng)FDD系統(tǒng)，進(jìn)一步地減少各種類型的干擾。例如，在1X
EVDO系統(tǒng)中，高速數(shù)據(jù)只能在一個(gè)指定的無線信道中完成。應(yīng)用LAS-CDMA技術(shù)，高速數(shù)據(jù)傳輸率的業(yè)務(wù)信道可以在同一無線載波內(nèi)與低速率的話音信道相結(jié)合，從而提高載波的頻譜效率。同時(shí)，LAS-CDMA技術(shù)還可以應(yīng)用于其他任何FDD系統(tǒng)來減少或消除干擾。

突破性的4G技術(shù)

    隨著列線和因特網(wǎng)的核心向下一代無線技術(shù)邁進(jìn)，引發(fā)出一個(gè)完全不同的電信前景即第四代(4G)。4G系統(tǒng)的劃分與其說以時(shí)間為基準(zhǔn)，不如說以技術(shù)革命為基準(zhǔn)。一系列高標(biāo)準(zhǔn)將成為第四代概念的核心：

更高的頻譜效率和傳輸速率度

    在靜止環(huán)境中傳輸速度可高達(dá)15Mbps。在車載移動(dòng)的環(huán)境下可以達(dá)到或超過1～2Mbps的要求。最近英國(guó)UMTS的頻譜拍賣表明頻譜是缺乏的資源，也就是說一個(gè)可以在一個(gè)相對(duì)狹窄的頻譜中傳送達(dá)到那些數(shù)據(jù)速率的解決方案，將成為寬帶的首選方案。

面向一個(gè)真正的全球的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

圖1 大區(qū)域TDD系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的差別



    現(xiàn)今的3G技術(shù)未能成功地完成將所有第三代技術(shù)統(tǒng)一為一個(gè)簡(jiǎn)單的全球緊密模式。4G技術(shù)將使無線業(yè)進(jìn)入到一個(gè)共有的IP核心的空中接口。

向一個(gè)以IP為核心的世界發(fā)展

    當(dāng)全球電信行業(yè)走向由分組交換替代傳統(tǒng)的話音代表全部業(yè)務(wù)和收益的電路交換網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)之際，無線業(yè)將必然遵循這一普遍趨勢(shì)。這將沖擊到整個(gè)無線業(yè)，從全I(xiàn)P無線網(wǎng)絡(luò)到廣義的IP應(yīng)用到無線用戶。例如在下一代中，一種適用于無線空中接口形態(tài)的IP電話（VoIP）將替代傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)。

TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

    TDD是超越4G的必備要求，通過在LAS-CDMA系統(tǒng)中融合并充分利用TDD技術(shù)，使運(yùn)營(yíng)商們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。LAS-CDMA是TDD在大區(qū)域蜂窩系統(tǒng)中的突破性技術(shù)。運(yùn)用LS編碼技術(shù)，即使是在同一頻率內(nèi)同時(shí)傳送和接收的情況下，從一個(gè)相鄰基站發(fā)射出的信號(hào)也不會(huì)干擾到主基站所接收的一個(gè)衰弱的移動(dòng)信號(hào)。到目前為止，沒有其他技術(shù)能做到這一點(diǎn)。正是如此，TDD運(yùn)用LAS-CDMA技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：

* 任何1.25MHz或1.6MHz的單一頻譜可為TDD所應(yīng)用

* TDD的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單

* 簡(jiǎn)單的手機(jī)構(gòu)造將降低生產(chǎn)成本

* 由于TDD模式無需雙工器，手機(jī)尺寸大大減小

* 電源消耗更低

* TDD可在單頻譜帶上有效實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱傳輸

* TDD比FDD具有更高的頻譜效率

    由于其簡(jiǎn)單的無線接入及其較高的頻譜效率，TDD是基于IP的移動(dòng)通信的首先技術(shù)。由于LAS-CDMA可以支持從電路交換業(yè)務(wù)或應(yīng)用到分組的轉(zhuǎn)化，因?yàn)樗�在同一載頻上支持這兩種業(yè)務(wù)。到目前為止，由于功率控制的缺陷導(dǎo)致的系統(tǒng)性能嚴(yán)重降低，TDD受到很大限制。然而在TD-LAS系統(tǒng)中，所有的信號(hào)被保持在一個(gè)零相關(guān)窗內(nèi)，因此TD-LAS實(shí)現(xiàn)了空前的高效率，包括：

* 無需復(fù)雜的功率控制：由于智能碼消除了多址干擾，功率控制的需求大大降低。

* 無需聯(lián)合檢測(cè)：由于智能碼消除了多址干擾，因而無需聯(lián)合檢測(cè)。

* 無需運(yùn)用新型天線（如智能天線）來增強(qiáng)頻譜效率：智能天線主要用于檢測(cè)和消除來處特定方向的干擾，運(yùn)用智能碼無需使用智能天線。

* 無需使用軟切換，TDD使用硬切換。硬切換同軟切換相比，對(duì)系統(tǒng)資源的需求更少，并可以在系統(tǒng)中節(jié)約頻譜。

* TD-LAS系統(tǒng)比現(xiàn)有的FDD系統(tǒng)簡(jiǎn)單得多。

* TD-LAS能將傳送環(huán)境從干擾受限轉(zhuǎn)變?yōu)樵胍羰芟蕖?/p>

    所有的這些進(jìn)步最終將融為一個(gè)單一的標(biāo)準(zhǔn)，將所有的LAS-CDMA模式帶入到用于4G無線系統(tǒng)的IP-LAS世界。

總結(jié)

    總之，現(xiàn)有的無線技術(shù)已不能滿足未來的需求，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)已無法滿足運(yùn)營(yíng)商為提供更完善的業(yè)務(wù)而對(duì)容量的需求，例如高速無線因特網(wǎng)和更大的覆蓋范圍等等。因此，運(yùn)營(yíng)商們必須找到一個(gè)無需投入大量資金而對(duì)其現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)換代，來滿足3G所要求的提高容量的方案。

    LAS-CDMA是第一個(gè)超過了ITU對(duì)IMT-2000要求的范例。LAS-CDMA在FDD系統(tǒng)中直接提出了發(fā)展高速率、高容量及友好IP網(wǎng)絡(luò)的解決方案。這一創(chuàng)新方案可以使運(yùn)營(yíng)商在無需更新或投入大量資金對(duì)其現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)的情況下，能提供更好的服務(wù)，以保持其在3G巿場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。由于在TDD系統(tǒng)中的LAS-CDMA技術(shù)在容量、質(zhì)量和數(shù)據(jù)速率上的飛躍，使得運(yùn)營(yíng)商在進(jìn)入第四代－－下一代無線演進(jìn)階段中，占據(jù)有利地位。


摘自《移動(dòng)通信在線》