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通信与网络中的基于OFDM和MIMO的技术
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2020-11-10
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3GPP在R5中引入了HSDPA技术,与R99相比,它可以为用户提供更高的下行数据数率(R99中最高的速率为2Mb/s,而在R5中HSDPA的理论速率是14.4Mb/s),从而可以为用户提供更加丰富多彩的业务。在HSDPA中它采用了一些新的技术,比如自适应调制编码(AMC,AdaptiveModulationCoding)、较短的帧长、多码子操作、快速物理层HARQ(Hybrid-AutomaticRepeatRequest)和NodeB快速分组调度等技术。 1、引言 3GPP在R5中引入了HSDPA技术,与R99相比,它可以为用户提供更高的下行数据数率(R99中最高的速率为2Mb
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通信与网络中的基于通信与网络中的基于OFDM和和MIMO的技术的技术
3GPP在R5中引入了HSDPA技术,与R99相比,它可以为用户提供更高的下行数据数率(R99中最高的速率为
2Mb/s,而在R5中HSDPA的理论速率是14.4Mb/s),从而可以为用户提供更加丰富多彩的业务。在HSDPA中
它采用了一些新的技术,比如自适应调制编码(AMC,AdaptiveModulationCoding)、较短的帧长、多码子操
作、快速物理层HARQ(Hybrid-AutomaticRepeatRequest)和NodeB快速分组调度等技术。 1、引言
3GPP在R5中引入了HSDPA技术,与R99相比,它可以为用户提供更高的下行数据数率(R99中最高的速率为
2Mb
3GPP在R5中引入了HSDPA技术,与R99相比,它可以为用户提供更高的下行数据数率(R99中最高的速率为2Mb/s,而
在R5中HSDPA的理论速率是14.4Mb/s),从而可以为用户提供更加丰富多彩的业务。在HSDPA中它采用了一些新的技术,
比如自适应调制编码(AMC,AdaptiveModulationCoding)、较短的帧长、多码子操作、快速物理层HARQ(Hybrid-
AutomaticRepeatRequest)和NodeB快速分组调度等技术。
1、引言
3GPP在R5中引入了HSDPA技术,与R99相比,它可以为用户提供更高的下行数据数率(R99中最高的速率为2Mb/s,而
在R5中HSDPA的理论速率是14.4Mb/s),从而可以为用户提供更加丰富多彩的业务。在HSDPA中它采用了一些新的技术,
比如自适应调制编码(AMC,AdaptiveModulationCoding)、较短的帧长、多码子操作、快速物理层HARQ(Hybrid-
AutomaticRepeatRequest)和NodeB快速分组调度等技术。
但是,随着互联网技术的不断发展,人们对数据传输速率的要求也越来越高,因此,研究者就提出了HSDPA的下一代演
进技术:HSOPA技术。与HSDPA相比,HSOPA引入了两种关键技术,一种是MIMO技术,通过空时处理MIMO可以提高系统
容量和可靠性;另一种关键技术是OFDM,OFDM技术可以大大的提高频谱效率,它已经在Wi-Fi(IEEE802.11)和
WiMAX(IEEE802.16)中广泛使用。与只使用OFDM技术相比,将这两种技术结合起来所能支持的用户数将增加一倍。
HSOPA是HSDPA的演进技术,从HSDPA到HSUPA(High-SpeedUplinkPacketAccess),最终演进到HSOPA,其所能提供
的数据速率和频谱效率越来越高。
HSOPA可以为不同用户提供不同质量的服务:对于那些金牌用户,HSOPA可以为他们提供最高的数据传输速率;对于重
要用户,HSOPA可以为其提供中等的数据传输速率;而对于普通用户而言,HSOPA只需为他们提供一般的速率就可以了。
在HSOPA以前,OFDM和MIMO技术都没有在标准的公众蜂窝网上使用过,因此二者的结合是技术上的突破,它可以实
现更高的频谱效率。通过现有的试验来看,利用OFDM-MIMO技术,用户的数据传输速率可以达到40Mb/s,这个速率几乎是
目前HSDPA峰值理论速率的4倍。
2、HSOPA的目标
在去年四月北京召开的3GPP会议上,不同的制造商和运营商对用于无线网络中的OFDM-MIMO技术进行了深入的探讨。
大家一致认为结合OFDM-MIMO技术,HSOPA可以实现以下功能:
增加无线频谱效率:我们知道在WCDMA系统中其信道的带宽是5MHz,其静止环境下的最高数据传输速率是
2Mb/s,HSDPA的峰值理论速率也只有14.4Mb/s,然而通过OFDM-MIMO技术,HSOPA的数据传输速率可以达到40Mb/s,
由此可知HSOPA的频谱效率是非常高的。
支持更多的用户数目:通过实际的系统测试,对于一个5MHz的载波,HSOPA能同时支持的用户数目超过100。
降低每比特的传输成本:由于HSOPA可以为用户提供较高的传输速率和较多的用户数目,因此其单位比特的传输成本将
大大降低,从而更加具有竞争优势。
改善用户的通信体验:HSOPA可以大大减小数据的传输延时,例如对于和一个ping同样大小的数据包来说,HSOPA的延
时是UMTS的1/6。要达到这个要求需要对接入网的结构进行必要的修改,减小用于数据处理、传输的网络节点的个数。
总之,为了实现上面的目标,在HSOPA技术中,学者们提出了OFDM技术和MIMO技术的结合。对于OFDM技术而言,
它易于扩展,可以克服多径衰落,从而无需复杂的均衡技术。对于MIMO来说,它通过多根收发天线可以提供较大的系统传输
容量,从而提高无线频谱效率。同时,利用空时编码技术可以明显改善数据传输的可靠性。下面我们来介绍一下HSOPA中的
这两种关键技术。
3、HSOPA中的OFDM技术
在过去几年中,OFDM已经成功用于各种有线、无线系统中,尤其是在无线局域网方面,人们对OFDM技术有着浓厚的兴
趣。在目前的许多无线应用中,例如数字音频广播(DAB,DigitalAudioBroadcast)、数字视频广播
(DVB,DigitalVideoBroadcast)、WLAN(IEEE802.11a和IEEE802.11g)以及WiMAX(IEEE 802.16)都使用了OFDM技
术,在有线系统比如异步数字用户线(ADSL,Asynchronous Digital Subscriber Loop)也使用了OFDM技术。
OFDM是一种调制接入技术,因此,对于存在多径传播的无线环境,它能够很好地抵抗多径衰落,无需复杂的均衡技术。
对传统的调制方式而言,由于多径衰落的存在,通常其性能都要低于理论性能。对窄带信号而言,它必然引起符号间的干扰,
从而造成信号的畸变,通常需要采用均衡技术才能解决。对宽带系统而言,宽待系统可以通过RAKE技术将多径信号加以接收
合并,从而消除多径衰落。
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