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WCDMA向后三代演进中基带传输的关键技术

引言

近10年来,移动通信技术得到突飞猛进的发展,经历了第一代模拟移动通信、第二代数字移动通信技术和即将投入商用的第三代移动通信技术。第三代移动通信的主流制式分为三大类———WCDMA,cdma和中国的TD-SCDMA,焦点集中在WCDMA和cdma。而基于第二代移动通信的考虑和当前全球范围内3G的应用情况,能够说WCDMA已经成为最为主流、应用最广泛的第三代无线传输技术。

可是随着多媒体业务、数据传输的发展,人们对通信的质量和通信的业务不断增加。由于当前第三代移动通信依然不能支持超过20Mbit/s的高速数据业务以及很大范围(8kbit/s～20Mbit/s)的业务,而且第三代移动通信并没有实现真正意义上的全球漫游,因此,近年来一些研究学者又提出了未来移动通信系统的新构想———Beyond3G的概念。Beyond3G移动通信系统必须能够支持全IP高速分组数据传输(数据速率为数十甚至数百Mbit/s)、支持高的终端移动性(移动速度高达每小时几百公里)、支持高的传输质量(数据业务的误码率低于10-6)、提供高的频谱利用率和功率效率(发射功率降低10dB以上),并能够有效地支持在用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等方面大动态范围的变化。

当前,WCDMA的标准也在不断朝着Beyond3G演进,其发展方向主要有:支持更多的多媒体业务,提高下行的数据传输速率,实行全IP网络,实现不同标准不同无线接入技术之间的切换以及漫游等。在这些发展方向中,如何提高下行数据传输速率非常重要,而解决这个问题的关键在于一些新的基带传输技术,例如一些智能信号处理技术。另外,由于当前第三代移动通信技术还没有大规模商用,技术能力又有很大的扩展空间,因此,本文从这个方面出发,结合当前比较新的基带传输中采用的技术,对它们在WCDMA向后三代演进中的应用进行探讨。

WCDMA概述

WCDMA标准化主要是由区域性的标准化组织3GPP负责,该组织是由欧洲ETSI发起,并由ETSI(欧洲)、CWTS(中国)、ARIB(日本)、TTC(日本)、TTA(韩国)和T1(美国)等成员组成的第三代合作组织,其目标是制定与GSM/GPRS相兼容的第三代移动通信标准WCDMA,在欧洲又称为UMTS。当前,3GPP制订的WCDMA系统标准包括多个版本:R99、R4和R5。R99是当前最成熟、最稳定的版本,其主要特点是采用基于GSM/GPRS的核心网络,引入新的WCDMA和CDMATDD的无线接入网络RAN。R4的主要特征是完成了由中国提交的TD-SCDMA技术在3GPP的标准化,R4核心网部分主要特点是在电路域将承载与控制分开,这也是迈向全IP的第一步。R5则是全IP的第一个版本,其核心网部分在结构上将发生较大的变化,引入IP多媒体域。R5的另一个主要增强是无线接口引入支持下行速率为10Mbit/s的HSDPA技术。

从上述标准的演变过程能够看出,WCDMA的演变包括网络层解决方案的演变和物理层基带传输方面的演进。网络层方面的演进包括发展无线接入网络资源管理技术,以及核心网IP化技术等。由于物理传输层的演进是基础,因此本文着重讨论增强WCDMA物理传输以及WCDMA向后三代演进时可能采用的一些新技术。

WCDMA向后三代演进物理层的关键技术

WCDMA向后三代演进中的关键技术包括抗衰落、抗突发差错的信道编码技术;克服用户间干扰的多用户检测技术;克服多径干扰的均衡技术以及采用分块传输的技术;还有提高数据传输速率和抗衰落的MIMO(Multi-InputMulti-Output)多天线技术、AMC技术;最后还有结合网络层和物理层的H-ARQ技术。这些技术还能够有机结合来共同提高系统性能。下面我们分别对这些技术进行讨论,并考虑她们在WCDMA中实现的可能性。

信道编码技术

移动通信中,解决深衰落引起的突发差错的常见方法就是交织加纠错编码技术。交织能够把突发差错随机化,然后就能够经过纠错编码来纠正随机差错。常见的纠错编码有RS码和卷积码以及它们的级联形式。1993年,C1Berrou提出了Turbo码。Turbo码是并行或串行级联循环卷积码。它由两个递归系统卷积码(RSC码)经过一个交