利用OFDMA加速可提升4G網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量

OFDM的另一個好處是采用了先進(jìn)的多天線信號處理技術(shù)。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(shù)。

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(nèi)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(fù)該信號。理解這種特性的一個簡單方法是考慮一個標(biāo)準(zhǔn)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(shù)來求解該方程組。以這種方式重復(fù)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(shù)，它試圖在接收器內(nèi)為多個發(fā)射器形成一個一致架構(gòu)。這種技術(shù)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(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)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(jìn)行修改以使其統(tǒng)一。因此，波束成形對頻率的重復(fù)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(yīng)用中，可能結(jié)合MIMO和波束成形技術(shù)，尤其是在4天線系統(tǒng)中。一個理想的系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)其特性進(jìn)行切換以便在不同模式運(yùn)作。

圖3：OFDM內(nèi)的幀分配。

OFDMA介紹

OFDMA是為將OFDM技術(shù)從定點(diǎn)接入無線系統(tǒng)擴(kuò)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(shù)是相同的，更多靈活性是通過系統(tǒng)工作定義實(shí)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(jìn)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(diào)制等級內(nèi)改變，從而允許基站根據(jù)目前的系統(tǒng)需求動態(tài)調(diào)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(diào)節(jié)每個用戶的功率。服務(wù)質(zhì)量(QoS)是另一個特性,可適用于不同用戶的特殊應(yīng)用(如：語音、流視頻或因特網(wǎng)接入等)。

如上所述，OFDM和OFDMA允許系統(tǒng)容易地適應(yīng)可用頻譜。3GPP (LTE)和WiMAX系統(tǒng)發(fā)展的長期目標(biāo)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(fù)用。所有這些靈活性將允許服務(wù)供應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(shè)備。在許多方面，對早期無線應(yīng)用的一般考慮同樣適用于OFDMA：高計(jì)算性能、低功耗、編程靈活性、集成的高速外設(shè)、完善的軟件平臺及全面的開發(fā)工具?？蓾M足這些需求的DSP供應(yīng)商將能提供最適合4G網(wǎng)絡(luò)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(jié)

向4G網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變給無線通信帶來新的期待。4G網(wǎng)絡(luò)的更快速度和分組傳輸將使高質(zhì)量多媒體無處不在。實(shí)現(xiàn)這種高水平服務(wù)的關(guān)鍵就是新的無線接口――OFDMA，而使其得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)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(qiáng)勁信號，并可高效利用帶寬。利用OFDMA，運(yùn)營商可從更大的靈活性中受益，因?yàn)樵谙嗤念l譜下，它們可提供更多信道(包括高帶寬信道)及更多種服務(wù)。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(shù)的關(guān)鍵部分已經(jīng)就位，向無線通信新紀(jì)元的進(jìn)軍即將起步。