利用OFDMA加速可提升4G網絡傳輸質量

OFDM的另一個好處是采用了先進的多天線信號處理技術。多輸入多輸出(MIMO)和波束成形(通常指AAS)是兩種最常用的技術。

在MIMO中，系統(tǒng)接收來自不同發(fā)射天線的信號會有很大差異。在室內或建筑密集的都市，由于發(fā)射器和接收器之間存在許多反射和多徑，因而這種情況很普遍。在這種情況下，每個天線可以相同頻率發(fā)送另一個不同信號，而在接收器端通過信號處理還可恢復該信號。理解這種特性的一個簡單方法是考慮一個標準的、有N個方程和N個未知量的方程組，可借助熟知的矩陣求逆技術來求解該方程組。以這種方式重復利用頻率被稱為Re-use1，同一頻率在同一時間被用于不同信號。

而波束成形則是一種發(fā)射技術，它試圖在接收器內為多個發(fā)射器形成一個一致架構。這種技術可在接收器端得到很高的信噪比(SNR)，另外，它還可提供更寬帶寬或以相同發(fā)射功率實現(xiàn)更遠距離。波束成形不是利用天線間的不同空氣接觸反射原理，而是對信號進行修改以使其統(tǒng)一。因此，波束成形對頻率的重復利用與MIMO所用的方式不同。將頻率分成不同的頻段用于不同蜂窩單元被稱為Re-use 3。

在一些應用中，可能結合MIMO和波束成形技術，尤其是在4天線系統(tǒng)中。一個理想的系統(tǒng)應根據(jù)其特性進行切換以便在不同模式運作。

圖3：OFDM內的幀分配。

OFDMA介紹

OFDMA是為將OFDM技術從定點接入無線系統(tǒng)擴展為具有移動能力的真正蜂窩系統(tǒng)而開發(fā)出來的。其底層技術是相同的，更多靈活性是通過系統(tǒng)工作定義實現(xiàn)的。在OFDMA，子載波被組合成稱為副信道的更大單元，這些副信道進一步被組合成可分配給無線用戶的“突簇(burst)”。每個突簇分配可在幀間及該調制等級內改變，從而允許基站根據(jù)目前的系統(tǒng)需求動態(tài)調整帶寬用法。

另外，由于每位用戶只占用一部分帶寬，所以根據(jù)目前系統(tǒng)需求還可調節(jié)每個用戶的功率。服務質量(QoS)是另一個特性,可適用于不同用戶的特殊應用(如：語音、流視頻或因特網接入等)。

如上所述，OFDM和OFDMA允許系統(tǒng)容易地適應可用頻譜。3GPP (LTE)和WiMAX系統(tǒng)發(fā)展的長期目標是支持帶寬從1.25到20 MHz間的分配。此外，這兩種系統(tǒng)都既支持時分又支持頻分復用。所有這些靈活性將允許服務供應商根據(jù)市場需要在不同地區(qū)以不同方式推出不同的４G系統(tǒng)。

在4G無線網絡的早期發(fā)展過程中，系統(tǒng)開發(fā)者開始考慮哪種方案最適合WiMAX以及其它基于OFDMA的設備。在許多方面，對早期無線應用的一般考慮同樣適用于OFDMA：高計算性能、低功耗、編程靈活性、集成的高速外設、完善的軟件平臺及全面的開發(fā)工具。可滿足這些需求的DSP供應商將能提供最適合4G網絡的方案。例如TI的TMS320TCI6?87就是這樣一種方案。它整合了3個1GHz C6?x+ DSP核、帶有全部3MB片上存儲器以及高速接口。

本文小結

向4G網絡的轉變給無線通信帶來新的期待。4G網絡的更快速度和分組傳輸將使高質量多媒體無處不在。實現(xiàn)這種高水平服務的關鍵就是新的無線接口――OFDMA，而使其得以實現(xiàn)的關鍵則是新一代DSP的高性能。通過將特定頻譜分成多個子載波，OFDMA可提供需要相對較低功率的強勁信號，并可高效利用帶寬。利用OFDMA，運營商可從更大的靈活性中受益，因為在相同的頻譜下，它們可提供更多信道(包括高帶寬信道)及更多種服務。目前，這些系統(tǒng)仍處在定義和原型開發(fā)階段，不過，4G技術的關鍵部分已經就位，向無線通信新紀元的進軍即將起步。