無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹 4G層疊系統(tǒng)框架的解析

這項(xiàng)技術(shù)具備更快的數(shù)據(jù)率和更大的系統(tǒng)容量。目標(biāo)峰值速率為：低速移動(dòng)、熱點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景下1Gbps以上，高速移動(dòng)、廣域覆蓋場(chǎng)景下100Mbps。上述性能指標(biāo)主要依靠兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)：提高頻譜效率和擴(kuò)大系統(tǒng)帶寬。

為了實(shí)現(xiàn)1Gbps的峰值速率，4G系統(tǒng)需要寬達(dá)100MHz的系統(tǒng)帶寬，但在3GHz以下頻段分配100MHz連續(xù)頻譜幾乎是不可能的，而在高頻段又很難實(shí)現(xiàn)無縫全域覆蓋和高速移動(dòng)(運(yùn)營商要求基于現(xiàn)有站址部署4G系統(tǒng)，因此廣泛使用中繼和分布式天線技術(shù)有一定困難)，因此需要同時(shí)使用部分3GHz以下頻譜。

也就是說，4G系統(tǒng)將是一個(gè)層疊系統(tǒng)，需要同時(shí)使用上述兩段離散的頻譜，這形成了4G系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。

層疊4G系統(tǒng)框架

未來的4G系統(tǒng)可由寬帶移動(dòng)通信(BMC)子系統(tǒng)和寬帶熱點(diǎn)接入(BHA)子系統(tǒng)構(gòu)成。BMC子系統(tǒng)工作在較低頻段(如3GHz以下IMT-2000頻段)，提供廣域覆蓋和高移動(dòng)性，為了實(shí)現(xiàn)4G的性能指標(biāo)，可以考慮采用比E3G略大的帶寬，如20～40MHz。BHA子系統(tǒng)工作在較高頻段(如3GHz-5GHz可能分配給4G的新頻段)，為了實(shí)現(xiàn)4G的性能指標(biāo)(固定移動(dòng)峰值速率1Gbps)，需要采用很大的帶寬(最大至100MHz)。

兩個(gè)子系統(tǒng)應(yīng)高度的融合(如采用相似的設(shè)計(jì))，以實(shí)現(xiàn)用戶在兩個(gè)系統(tǒng)之間靈活的接入、調(diào)度和切換。也即當(dāng)用戶在固定和低速移動(dòng)環(huán)境下并處于熱點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，可以接入BHA子系統(tǒng)獲得高數(shù)據(jù)率的寬帶接入。當(dāng)用戶處于熱點(diǎn)覆蓋范圍外或高速移動(dòng)環(huán)境時(shí)，則可以切換到BMC子系統(tǒng)。由于BHA子系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了小區(qū)中心區(qū)域，BMC子系統(tǒng)可以將有限的頻率資源用于小區(qū)邊緣區(qū)域，以獲得更高的性能。

BHA的覆蓋范圍受到所在頻段的傳播特性的限制，約為數(shù)百米。在密集城區(qū)，目前運(yùn)營商部署的基站間距已經(jīng)降到數(shù)百米量級(jí)，則BHA子系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)一定程度上連續(xù)覆蓋，但該覆蓋區(qū)域內(nèi)的高速移動(dòng)用戶應(yīng)仍由BMC承載。在一般城區(qū)、郊區(qū)和鄉(xiāng)村，運(yùn)營商基站間距可能擴(kuò)大到數(shù)公里以上，在不增加新的站址的前提下，依靠BHA子系統(tǒng)則無法提供連續(xù)覆蓋，BHA子系統(tǒng)將只用于在特定區(qū)域提供熱點(diǎn)寬帶接入服務(wù)。而BHA覆蓋區(qū)域的間隙則由BMC覆蓋。在一般城區(qū)、郊區(qū)和鄉(xiāng)村，由于建設(shè)新站址遇到的限制較小，運(yùn)營商可以考慮在必要的區(qū)域加設(shè)BHA基站或中繼站，以擴(kuò)展BHA子系統(tǒng)的覆蓋范圍。

帶接力系統(tǒng)的層疊系統(tǒng)框架

在基本系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，可以采用接力(Relay)技術(shù)或分布式天線系統(tǒng)擴(kuò)展BHA子系統(tǒng)的覆蓋范圍。作為BHA子系統(tǒng)的擴(kuò)展，Relay系統(tǒng)也只用于固定和低速移動(dòng)用戶，高速移動(dòng)用戶仍由BMC子系統(tǒng)提供接入。Relay技術(shù)和分布式天線技術(shù)仍有很多技術(shù)問題需要進(jìn)一步研究。即使技術(shù)問題得到解決，由于運(yùn)營商在添加大量新的基站和接力站(RelayStation，RS)方面受到諸多的限制，也很難依賴接力和分布式天線系統(tǒng)提供全域覆蓋，應(yīng)考慮將其用于某些特定場(chǎng)景，作為有效的補(bǔ)充。

新研發(fā)的包含BMC和BHA子系統(tǒng)的4G新空中接口可以將4G許可頻段集中用于覆蓋范圍在100米以上的廣域和城域場(chǎng)景，而利用現(xiàn)有的WLAN和WPAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)100米以下的局域和個(gè)人域覆蓋，并通過異構(gòu)接口實(shí)現(xiàn)廣域/城域系統(tǒng)和局域/個(gè)人域系統(tǒng)之間互通和切換。

基于不連續(xù)頻段的層疊系統(tǒng)框架是由4G系統(tǒng)的可用頻譜特性和運(yùn)營商的實(shí)際部屬要求(不能大量增加新站址)決定的。基于此系統(tǒng)框架，仍有大量的問題有待于研究，但預(yù)計(jì)這會(huì)成為4G系統(tǒng)的一個(gè)基本特征。