OFDMA新一代寬帶無(wú)線接入及發(fā)展前景

技術(shù)戰(zhàn)略部 李明春
　　1 多媒體業(yè)務(wù)推動(dòng)了OFDM技術(shù)的發(fā)展


　　正交頻分多路復(fù)用(OFDM)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，其研究歷史可以追溯到20世紀(jì)60年代中期，雖然OFDM 的概念已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，但是直到最近隨著多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，它才被人們認(rèn)識(shí)到它是一種高速雙向無(wú)線數(shù)據(jù)通信的良好方法。該技術(shù)被歐洲的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB－T和數(shù)字音頻廣播(DAB)標(biāo)準(zhǔn)所采納，目前已經(jīng)做為WLAN（ETSI Hiperlan/2和IEEE802.11a）和寬帶無(wú)線接入(IEEE 802.16)的核心技術(shù)。隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，傅立葉變換/反變換、高速modem采用的64/128/256QAM技術(shù)、珊格編碼技術(shù)、軟判決技術(shù)、信道自適應(yīng)技術(shù)、插入保護(hù)時(shí)段、減少均衡計(jì)算量等成熟的技術(shù)逐步引入到移動(dòng)通信領(lǐng)域中來(lái)，人們開始集中越來(lái)越多的精力開發(fā)OFDM 技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用，預(yù)計(jì)第四代移動(dòng)通信的主流技術(shù)也將是OFDM技術(shù)。


　　自從2001年8月31日，國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部無(wú)線電管理局批準(zhǔn)中國(guó)網(wǎng)通開展OFDMA固定無(wú)線接入系統(tǒng)（本文簡(jiǎn)稱CelerFlex）試驗(yàn)以來(lái)，網(wǎng)通公司對(duì)該試驗(yàn)做了大量的工作，目前試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)開通，并進(jìn)行了必要的測(cè)試和業(yè)務(wù)演示，該試驗(yàn)證明了網(wǎng)通公司走固定無(wú)線接入與移動(dòng)無(wú)線接入相結(jié)合是可行的。


　　2 OFDMA技術(shù)及產(chǎn)品-提供了綜合業(yè)務(wù)接入平臺(tái)


　　本次試驗(yàn)系統(tǒng)中心站為中關(guān)村大廈，設(shè)備放置在20層，通過(guò)光纜連接到3層中國(guó)網(wǎng)通城域網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)，通過(guò)該節(jié)點(diǎn)可以與Internet網(wǎng)連接，同時(shí)通過(guò)IP gateway連接到PSTN網(wǎng)絡(luò)。中心基站采用半功率角為33度的定向天線。終端站我們分別選擇了國(guó)家圖書館（4公里、完全不視通）、友誼賓館（1.2公里、視通和不視通兩種情況）、匯景閣（4公里，視通，多徑嚴(yán)重）、中電大廈（1.2公里，朝向基站和背對(duì)基站兩種情況，均不視通）等地開通瀏覽因特網(wǎng)、電子郵件、動(dòng)態(tài)IP、文件傳送、VOIP、視頻點(diǎn)播、會(huì)議電視等業(yè)務(wù)，并進(jìn)行了初步移動(dòng)性測(cè)試。


由于OFDMA技術(shù)的子載波自適應(yīng)調(diào)整等性能，使該產(chǎn)品與目前比較成熟的固定無(wú)線接入和移動(dòng)無(wú)線接入等技術(shù)相比具有很大優(yōu)勢(shì)。


　　（1）頻譜利用率提高-提高了系統(tǒng)容量


　　由于OFDMA技術(shù)是將寬的帶寬資源分成若干個(gè)子載波，因此，它不在受所占用的頻率資源限制，例如：Wi-Lan公司以3.5Mhz頻率資源為基礎(chǔ)，BROADSTORM公司以5Mhz頻率資源為基礎(chǔ)，Wi-dax公司以6Mhz和8Mhz頻率資源為基礎(chǔ)，而Malibu公司則以20Mhz頻率資源為基礎(chǔ)開發(fā)產(chǎn)品。
　　該試驗(yàn)產(chǎn)品從頻域、時(shí)域和調(diào)制幾個(gè)方面提高頻率利用率：


　　*基于該技術(shù)的產(chǎn)品是將寬的帶寬資源劃分為若干個(gè)子載波，用戶選擇使用無(wú)線性能良好的子載波，當(dāng)多用戶接入時(shí)，不同終端所在位置無(wú)線傳送特性差別很大，各個(gè)終端可以互補(bǔ)使用子載波，達(dá)到所有子載波都得到有效應(yīng)用。


　　*對(duì)于低速率信號(hào)來(lái)說(shuō)，如話音業(yè)務(wù)，即使采用單子載波通信也不能充分利用頻率資源，因此采用時(shí)分復(fù)用方式，多個(gè)低速信號(hào)在不同的時(shí)隙公用相同的子載波。


　　*本試驗(yàn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了64QAM調(diào)制，從調(diào)制方式上提高了頻譜利用率，從而提高系統(tǒng)能力。


　　（2）成本降低


　　*本試驗(yàn)系統(tǒng)采用了全I(xiàn)P技術(shù)，因此系統(tǒng)復(fù)雜度、系統(tǒng)成本等方面大幅度降低。


　　*與CDMA技術(shù)相比，由于該產(chǎn)品采用了OFDMA技術(shù)，用戶可以在通信質(zhì)量好的子信道上發(fā)送信號(hào)，避免了信道均衡和RAKE接收機(jī)等復(fù)雜的信號(hào)處理，從而降低了成本。


　�。�3）擴(kuò)大了覆蓋范圍


　　*由于OFDMA技術(shù)對(duì)多徑信號(hào)比較強(qiáng)的處理能力，因此對(duì)中心基站和用戶端站之間不要求完全視通，因此擴(kuò)大了覆蓋范圍，提高了覆蓋質(zhì)量。


　　*基于OFDMA技術(shù)的產(chǎn)品，用戶端站選擇無(wú)線性能好的子信道集中發(fā)送功率通信，而不再象其它接入方式在整個(gè)頻帶內(nèi)發(fā)送，因此擴(kuò)大了覆蓋范圍。


　　3 應(yīng)用前景-移動(dòng)與固定無(wú)線接入系統(tǒng)的統(tǒng)一


　　與目前的各種移動(dòng)通信技術(shù)相比，接入速率提高，下行可以達(dá)到8Mb/s，上行可以達(dá)到512kb/s，接入速率超過(guò)了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在靜止情況下的傳送能力。我們對(duì)該試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了移動(dòng)性測(cè)試，終端在移動(dòng)速度70公里/小時(shí)的情況接入下行能夠保持600kb/s的接入速率。另外從系統(tǒng)無(wú)線性能等方面考察，在ACLR參數(shù)上與3GPP提出的指標(biāo)相比，性能已經(jīng)優(yōu)于3GPP的要求，詳見表1和表2，因此從組網(wǎng)角度考慮，在3GPP中，F(xiàn)DD和TDD系統(tǒng)之間以及不同運(yùn)營(yíng)商的系統(tǒng)間應(yīng)該保留多大保護(hù)帶寬等復(fù)雜的問題，在該系統(tǒng)中將會(huì)變得更容易。


對(duì)基站設(shè)備ACLR性能要求見表1：


表1　對(duì)基站設(shè)備ACLR參數(shù)要求

相鄰信道	3GPP對(duì)ACLR容限要求	試驗(yàn)系統(tǒng)ACLR參數(shù)
距中心通道±5MHz	45dBc	55dBc
距中心通道±10MHz	55dBc	63dBc

表2　對(duì)終端設(shè)備的ACLR參數(shù)要求

3GPP功率類型	相鄰信道	3GPP對(duì)ACLR容限要求	試驗(yàn)系統(tǒng)ACLR參數(shù)
2，3	UE channel±5MHz	33dBc	45dBc
2，3	UE channel±10MHz	43dBc	64dBc

　　從上面兩表可以看出，其ACLR的性能已經(jīng)優(yōu)于3GPP的要求。


　　終端產(chǎn)品的逐步小型化，為提供移動(dòng)業(yè)務(wù)打下了基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)2002年6月提供125mm x 100mm x 25mm終端，2003年6月提供PCMCIA type II型終端，直接從筆記本電腦上提供電源。這樣該產(chǎn)品可以即插即用，而不再象固定無(wú)線接入那樣安裝饋線，解決電源供電等復(fù)雜的工作。


　　OFDMA技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的開發(fā)，為移動(dòng)和固定無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一打下了基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。








圖1 綜合無(wú)線接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)


4 結(jié)論


　　OFDM技術(shù)由于其頻譜利用率高、成本低等原因越來(lái)越得到人們的關(guān)注，隨著人們對(duì)于通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化的需求，OFDM技術(shù)在固定無(wú)線接入領(lǐng)域和移動(dòng)接入領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越得到廣泛的應(yīng)用。


摘自《寬帶世界》