無線網絡技術介紹之4G層疊系統(tǒng)框架解析

標簽：BHA 4G層疊系統(tǒng)

4G層疊系統(tǒng)框架這項技術具備更快的數(shù)據(jù)率和更大的系統(tǒng)容量。目標峰值速率為：低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbps以上，高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbps。上述性能指標主要依靠兩個方法實現(xiàn)：提高頻譜效率和擴大系統(tǒng)帶寬。

為了實現(xiàn)1Gbps的峰值速率，4G系統(tǒng)需要寬達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現(xiàn)無縫全域覆蓋和高速移動(運營商要求基于現(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有一定困難)，因此需要同時使用部分3GHz以下頻譜。

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

層疊4G系統(tǒng)框架

未來的4G系統(tǒng)可由寬帶移動通信(BMC)子系統(tǒng)和寬帶熱點接入(BHA)子系統(tǒng)構成。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性，為了實現(xiàn)4G的性能指標，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)，為了實現(xiàn)4G的性能指標(固定移動峰值速率1Gbps)，需要采用很大的帶寬(最大至100MHz)。

兩個子系統(tǒng)應高度的融合(如采用相似的設計)，以實現(xiàn)用戶在兩個系統(tǒng)之間靈活的接入、調度和切換。也即當用戶在固定和低速移動環(huán)境下并處于熱點覆蓋范圍內時，可以接入BHA子系統(tǒng)獲得高數(shù)據(jù)率的寬帶接入。當用戶處于熱點覆蓋范圍外或高速移動環(huán)境時，則可以切換到BMC子系統(tǒng)。由于BHA子系統(tǒng)已經覆蓋了小區(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)，目前運營商部署的基站間距已經降到數(shù)百米量級，則BHA子系統(tǒng)也可以實現(xiàn)一定程度上連續(xù)覆蓋，但該覆蓋區(qū)域內的高速移動用戶應仍由BMC承載。

在一般城區(qū)、郊區(qū)和鄉(xiāng)村，運營商基站間距可能擴大到數(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)域提供熱點寬帶接入服務。

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，由于建設新站址遇到的限制較小，運營商可以考慮在必要的區(qū)域加設BHA基站或中繼站，以擴展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)框架的基礎上，可以采用接力(Relay)技術或分布式天線系統(tǒng)擴展BHA子系統(tǒng)的覆蓋范圍。作為BHA子系統(tǒng)的擴展，Relay系統(tǒng)也只用于固定和低速移動用戶，高速移動用戶仍由BMC子系統(tǒng)提供接入。

Relay技術和分布式天線技術仍有很多技術問題需要進一步研究。即使技術問題得到解決，由于運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，應考慮將其用于某些特定場景，作為有效的補充。

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景，而利用現(xiàn)有的WLAN和WPAN技術標準實現(xiàn)100米以下的局域和個人域覆蓋，并通過異構接口實現(xiàn)廣域/城域系統(tǒng)和局域/個人域系統(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營商的實際部屬要求(不能大量增加新站址)決定的?；诖讼到y(tǒng)框架，仍有大量的問題有待于研究，但預計這會成為4G系統(tǒng)的一個基本特征。