OFDMA新一代寬帶無線接入及發展前景

　　 
　　1 多媒體業務推動了OFDM技術的發展

　　正交頻分多路復用(OFDM)是一種多載波數字調制技術，其研究歷史可以追溯到20世紀60年代中期，雖然OFDM 的概念已經存在了很長時間，但是直到最近隨著多媒體業務的發展，它才被人們認識到它是一種高速雙向無線數據通信的良好方法。該技術被歐洲的數字電視標準DVB－T和數字音頻廣播(DAB)標準所采納，目前已經做為WLAN（ETSI Hiperlan/2和IEEE802.11a）和寬帶無線接入(IEEE 802.16)的核心技術。隨著DSP芯片技術的發展，傅立葉變換/反變換、高速modem采用的64/128/256QAM技術、珊格編碼技術、軟判決技術、信道自適應技術、插入保護時段、減少均衡計算量等成熟的技術逐步引入到移動通信領域中來，人們開始集中越來越多的精力開發OFDM 技術在移動通信領域的應用，預計第四代移動通信的主流技術也將是OFDM技術。
　　
　　自從2001年8月31日，國家信息產業部無線電管理局批準中國網通開展OFDMA固定無線接入系統（本文簡稱CelerFlex）試驗以來，網通公司對該試驗做了大量的工作，目前試驗系統已經開通，并進行了必要的測試和業務演示，該試驗證明了網通公司走固定無線接入與移動無線接入相結合是可行的。
　　
　　2 OFDMA技術及產品-提供了綜合業務接入平臺
　　本次試驗系統中心站為中關村大廈，設備放置在20層，通過光纜連接到3層中國網通城域網邊緣節點，通過該節點可以與Internet網連接，同時通過IP gateway連接到PSTN網絡。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，多徑嚴重）、中電大廈（1.2公里，朝向基站和背對基站兩種情況，均不視通）等地開通瀏覽因特網、電子郵件、動態IP、文件傳送、VOIP、視頻點播、會議電視等業務，并進行了初步移動性測試。
　　
　　由于OFDMA技術的子載波自適應調整等性能，使該產品與目前比較成熟的固定無線接入和移動無線接入等技術相比具有很大優勢。
　　
　?。?）頻譜利用率提高-提高了系統容量
　　
　　由于OFDMA技術是將寬的帶寬資源分成若干個子載波，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，BROADSTORM公司以5Mhz頻率資源為基礎，Wi-dax公司以6Mhz和8Mhz頻率資源為基礎，而Malibu公司則以20Mhz頻率資源為基礎開發產品?！　≡撛囼灝a品從頻域、時域和調制幾個方面提高頻率利用率：
　　
　　*基于該技術的產品是將寬的帶寬資源劃分為若干個子載波，用戶選擇使用無線性能良好的子載波，當多用戶接入時，不同終端所在位置無線傳送特性差別很大，各個終端可以互補使用子載波，達到所有子載波都得到有效應用。
　　
　　*對于低速率信號來說，如話音業務，即使采用單子載波通信也不能充分利用頻率資源，因此采用時分復用方式，多個低速信號在不同的時隙公用相同的子載波。
　　
　　*本試驗產品實現了64QAM調制，從調制方式上提高了頻譜利用率，從而提高系統能力。
　　
　?。?）成本降低
　　
　　*本試驗系統采用了全IP技術，因此系統復雜度、系統成本等方面大幅度降低。
　　
　　*與CDMA技術相比，由于該產品采用了OFDMA技術，用戶可以在通信質量好的子信道上發送信號，避免了信道均衡和RAKE接收機等復雜的信號處理，從而降低了成本。
　　
　?。?）擴大了覆蓋范圍
　　
　　*由于OFDMA技術對多徑信號比較強的處理能力，因此對中心基站和用戶端站之間不要求完全視通，因此擴大了覆蓋范圍，提高了覆蓋質量。
　　
　　*基于OFDMA技術的產品，用戶端站選擇無線性能好的子信道集中發送功率通信，而不再象其它接入方式在整個頻帶內發送，因此擴大了覆蓋范圍。
　　
　　3 應用前景-移動與固定無線接入系統的統一
　　與目前的各種移動通信技術相比，接入速率提高，下行可以達到8Mb/s，上行可以達到512kb/s，接入速率超過了第三代移動通信系統在靜止情況下的傳送能力。我們對該試驗系統進行了移動性測試，終端在移動速度70公里/小時的情況接入下行能夠保持600kb/s的接入速率。另外從系統無線性能等方面考察，在ACLR參數上與3GPP提出的指標相比，性能已經優于3GPP的要求，詳見表1和表2，因此從組網角度考慮，在3GPP中，FDD和TDD系統之間以及不同運營商的系統間應該保留多大保護帶寬等復雜的問題，在該系統中將會變得更容易。
　　
　　對基站設備ACLR性能要求見表1：
　　
　　表1　對基站設備ACLR參數要求
　　相鄰信道 3GPP對ACLR容限要求 試驗系統ACLR參數
　　距中心通道±5MHz 45dBc 55dBc
　　距中心通道±10MHz 55dBc 63dBc
　　表2　對終端設備的ACLR參數要求
　　3GPP功率類型 相鄰信道 3GPP對ACLR容限要求 試驗系統ACLR參數
　　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的性能已經優于3GPP的要求。
　　
　　終端產品的逐步小型化，為提供移動業務打下了基礎，預計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。這樣該產品可以即插即用，而不再象固定無線接入那樣安裝饋線，解決電源供電等復雜的工作。
　　
　　OFDMA技術的發展和產品的開發，為移動和固定無線接入網絡的統一打下了基礎，預計未來的網絡結構如圖1所示。
　　
　　4 結論
　　OFDM技術由于其頻譜利用率高、成本低等原因越來越得到人們的關注，隨著人們對于通信數據化、寬帶化、個人化和移動化的需求，OFDM技術在固定無線接入領域和移動接入領域將越來越得到廣泛的應用。

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