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北邮电信工程学院王文博:3G演进关键技术研究
时间:2006年11月16日15:43 我来说两句  

 
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来源:搜狐IT

  【搜狐IT消息】“2006年3G中国全球峰会”于11月15日在北京举行。该峰会是影响中国3G政策决策的“风向标”会议,决定我国3G牌照发放的具体时间表。搜狐IT现场直播了本次会议,以下为:北京邮电大学电信工程学院王文博院长做“3G演进关键技术研究”

  王文博:今天很高兴过来介绍关于3G未来的一些通信技术以及发展趋势,我们在这个方面作为高校主要是从事技术本身和学术方面的工作,所以和前面几位嘉宾讲的不太一样。
前面几位嘉宾更侧重在市场、整体行业发展方面,我要讲的可能一下就回到比较窄的领域,就是一个关于无线移动传输技术,网络技术的问题。

  我在这里介绍一下我领导的一个实验室的情况,北邮主要在通讯领域做教学和研究工作,无线通讯也是在通讯领域非常重要的一个学术方向,我们这个实验室也在这个方向是北邮里比较有特色的实验室。主要有三个方面的研究工作,分别是无线传输技术、网络和合作的研究开发的工作。

  要做研究我们知道必须有相应的支持,我们的支持主要一个是国家项目,还有就是做一些企业合作。我们知道现在这个时代只有合作才能有出路,作为高校它既然是一个学术和培养人才的地方,也一定要和行业,无论是制造商还是运营商,无论是国内还是国际,形成一个大的交换意见、统一思想、进一步进行学术交流的平台,学校进行学术研究也与很多国际、国内知名通讯制造商、运营商建立合作关系。

  介绍完实验室情况就回到了主题“关于3G演进的技术”,前面侯自强(侯自强博客,侯自强新闻,侯自强说吧)先生介绍到了发展趋势,我这里也有两张胶片比较类似,我们知道移动通信技术的发展到现在,从第一代模拟通信到第二代数字移动通信,然后不断地演进,随着GPS,EVDO以及现在的WCDMA、TD—SCDMA,以及中国开始放一些友好用户的CDMA2000等等,针对未来更宽带的一些多媒体的业务,支持更高的传输速率。国际电联也在做关于部署工作,这个标准化工作刚刚启动。

  对于3G或者4G还没有具体的指标。对于移动通信的演进,特别是从用户接入的感受来讲,希望能够获得的数据越来越快,当然话音没有这个体现,话音相对来讲要求的带宽比较窄,但是现在很多的数据业务,前面一些也讲了增值业务的方面。需要更宽的带宽,需要更高速传输能力,这样的话就使得对无线的传输能力要求越来越提高。它的传输能力要求一个方面体现在横轴获得的速率和纵轴移动的速度。

  我们知道将来车、飞机等速度越来越高,那你这种高的容量以及快速接入、低成本,使每个用户都能够承受起这样的服务,从这个发展趋势上定义了整个无线通信的发展目标,有了这样一个目标一定要有相应的支撑技术,有哪些支撑技术呢?我们主要讲的是无线接口,核心网当然现在如果说只是传输的问题,那现在光纤已经完成解决了,没有任何问题,当然里面核心交换网络能力还有待进一步改善。

  关于无线传输技术这里有一个图,主要解决空中从用户端到网络端获取信息或者是发送信息到网络,传输的数据怎么能够可靠,速度怎么快,多个用户存在的时候能够支撑多个用户同时的接入,主要是这方面的相关技术。

  从这个图上我们可以看到包括了发送端的编码,我们知道像话音编码、图象编码等等,还有信道编码、调制、扩频、双攻方式、多天线,包括像CDMA的智能天线等等。对应的发送接收就必须有相应的技术,另外,从整个系统或者说从整个网络来讲,有一套管理体制,我们称为无限资源管理,能够使得你技术发挥得作用更好,这样一张图就表示了无论现在哪一种无线技术,3G、WCDMA、TD—SCDMA、LTE等等都不外乎这几个方面的工作。我们这里重要介绍两个方面的工作。

  关于多制技术,现在宽带的移动通信都向着基于OFDM这样一个基本的技术汇聚,也就是说基本技术往这边发展,但是并不是是OFDM这四个字母拼接起来的名词可以代表所有的多制方式。多制方式有很多种,像WIMAX像LTE,甚至802.11A,不同的技术是不一样的。

  现在的移动通信都是基于CDMA,或者是TD—SCDMA,到3G主要是以CDMA作为主导多制方式。将来由于系统带宽会越来越宽,就远比现在3G的5兆带宽宽得多,有人预言要到50兆、60兆,甚至一百兆,在这样的带宽下只有多载波的技术才能够发挥更好的能力,所以多载波技术将会在未来扮演主要角色。要支持目前3G的发展,一个是业务的普遍性,要支持各种环境,一、高速的速率传输,二、突发的话音能力,现在越来越向突发的分组的数据业务发展。

  通过几方面的考虑,关于多制技术的讨论上,都提出来能不能把OFDM和现在相对来讲在3G已经成功商月的CDMA技术有一个很好的结合,发挥OFDM和CDMA的各自优势。比如说OFDM可以更好地抗多镜的衰落,而对于CDMA来讲对布网不需要再做频率规划。这样更容易实现布网工程性要求,现在在LTE里也有关于短频率复用概念的提出,基本上不用CDMA,在小区边缘频率不能达到1,不能完全做到1,可以大于1小于2。

  但是这样的话对将来网络规划,我们觉得从学术角度和工程的实际角度来讲还是有些困难,真正划分小区边缘是非常困难的,所以我们还是考虑了把CDMA和OFDM的技术能够结合起来,当前在学术领域也有相关方面的研究,包括像2004年提的关于把技术结合起来的方案叫OF—CDM,在系统上也得到的认证。还有其他和CDMA结合的多载波技术,包括把时间和频率联合考虑的扩频多载波的CDMA技术,我们在这方面有一个专利。

  在LTE上有一个体验现在基本上定了,在下行采用FH—OFDAM,这样可以更好地抵抗用户之间的干扰,另外除了跳频又加了一个频率上的扩展,这样可以更好地对将来小区的规划,实施将来的网络规划会带来更多的方便。这是从学术角度做的仿真评估工作,这也是根据相应的技术规范,从这个仿真评估结果来看,我们提的这个方案性质确实要优于目前所提的。

  刚才讨论的是下行的,上行现在面临最大的问题,对于手机来讲我们知道如果你的功放效率很低手机耗电就比较大,而且对于功放器件比较难设计,这样在考虑系统方案的时候,要考虑手机信号怎么降低,提出了一个方案,基本框架可以看到差别非常小,只是在前面加了一个DFT,但是加这个DFT其实就改变了调制的方式,原来没加DFT的时候就是一个OFDM,现在变回去的还是从频率到实率,这样就降低了峰均值比,这样将来就会对终端的性能比较容易实现。这里加入了CDMA的可行性,就是马芬的可行性,经过研究加入CDM是完全可行的,相应的规范申请了专利。我们来看性能,与原来的OFDMA的性能是一样的,没有达到满容量的情况下性能要优于DFT—OFDMA的性能。

  关于多制的方式我们提出了两个方案,另外多天线也是讨论非常热的技术之一,相应的有很多辩论,这里不再展开解释,使用MIMO的技术主要是想提高系统吞吐量,系统传输能力。本来四个信号在一个地方传,如果把一个信号分到四个天线上,这样就会使效率提高若干倍。

  下行现在都是建议使用MIMO多天线的技术来提高下行传输能力,在LTE里面提出了用预编码的技术消除衰落的影响,使得终端接收机复杂性降低,因为我们知道终端越复杂卖的价格越高,用户承受是有限的,我们也是在考虑有预编码的情况下,如果能够考虑用户之间我们称作多用户预编码产生的分级效应,会对系统性能进一步提高,纵轴就是吞吐力,横轴是用户,黑色是单用户,蓝色是多用户。考虑到多用户分级情况有很大的争议。

  另外在LTE里面还有一项技术,叫做虚拟多天线技术,上行虚拟MIMO技术,我们知道你机器上挂两个天线,这里有一个用户他发的信号就被这两个天线收到,这是我们传统的系统,这也称为叫SIM。对于虚拟的MIMO技术是什么概念呢?它把多个用户的发送联合起来构成了多个用户不同的终端天线和系统多个天线交互起来的信道特性。

  如果把这个特性经过处理,就可以获得多个用户带来的,用户如何选择配对?这也是在LTE里讨论的一个方向和内容,基于这个讨论我们也相应地提出了方案,叫GSIR排队配对的方案,这个方案经过验证也可以提高系统的容量,因为是和企业合作,已经被合作方提到建议里去了。这是一个相应的评估性质,就不展开解释。

  经过多制方式、多天线方式还有编码等等方式的研究,我们也提出了一个面向未来宽带无线接入或者是移动通信的建议,把这几个技术结合起来,把现有的带宽我们知道CDMA的带宽进行扩展,扩展到50兆,为什么选到50兆呢?这也是和我们合作的一个厂家提出的需求,希望我们来验证50兆带宽的情况下,传送能力是什么样的。

  我们相应的设计了多天线方案,四个天线发送两个天线接收,还有上行的两个天线发送,四个天线接收等多天线方案。经过确定方案以后我们对相应技术进行分析和仿真工作,按照相应的信道模型进行评估仿真,对于4X4的天线可以达到265Mbps,我们知道前一段在863项目有利一个建议,给100兆带宽,八个天线希望传输能力达到1G。上行相对来讲比下行的要弱一些。

  关于无线传输技术方面的研究工作,单有传输技术不行,必须有相应的网络。现在各种无线技术不断地推出,WIMAX有很多版本,现在LTE也有很多版本,不同接口技术包括各种模式的,无线传输技术越来越多,那么将来网络不可能出来一个无线传输技术把网络重新推倒再建一遍,不可能的,所以将来的网络随着无线技术的发展,网络融合一定是一个趋势。

  基于网络融合的思路,对于多无线接口技术资源管理,多无线传输接收分级技术,多无线的通过多跳的方式。一个终端可能有多种模式,对一个用户的寻呼,并不是采用一种固定的寻呼,可能多种模式都是存在的。这几个方面相应技术的研究工作我们都在进行。

  我们也提出来一些相应的技术方案,包括建立相应的通用协议,把相应的无线传输技术到通用层,然后由通用层再到用户端,希望这样一个通用层能够把不同路线技术,在空中接口上有一个很好的融合。

  具体的不再展开,同时还有一个现在研究比较热的技术,就是无线Mesh技术,可以减少AP到AP之间有线互联,这样提高系统性能,关于这方面研究一个是向局域无线网,将来可以扩展到广域网,将来的B3G方面,它可能会打破现有的我们称作传统的蜂窝架构体系,现在如果说用户给一个用户打电话,一定要基站到基站,然后通过网络传回来,但是未来的网络就可以做到这方面,我们现在也作做研究的工作。

  还有现在制造商提的一个很好的需求,在欧洲已经有相应的网络实施,就是基于简化Mesh的架构来做多跳的模式。因为国外房子密集度不会特别高,如果拉一个线过去成本特别高,那么他就希望房顶上和房顶之间,不同的房顶用户在任何一个房间里面,通过房顶就可以多跳,接入到核心网络上,这样对将来网络的成本大大降低,危城量也会大大降低。我的介绍到这里,后面是一些关于学术方面的工作,谢谢大家。

(责任编辑:龚伦常)


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