关于TD-td scdma是什么意思载波详细介绍?

& & 罗德与施瓦茨公司(Rohde&Schwarz)是欧洲最大的电子测量仪器生产厂商,一直活跃在测试与测量、信息及通信技术领域中。作为全球领先的测试与测量设备厂商,R&S公司时刻关注着TD-SCDMA的发展,目前可以提供TD-SCDMA系统的从信号产生到信号分析的全套解决方案&&信号源和频谱仪。信号源能够产生配置灵活的TD-SCDMA信号,频谱仪可对TD-SCDMA信号进行域、时域、频域和码域的测量分析。
2、TD-SCDMA测试仪器介绍
& & R&S提供了一系列的仪器以满足不同的TD-SCDMA测试需求,下面简单介绍一下本文中提到的测试仪器(见图1)。
& & & & & & &
图1 R&S公司的TD-SCDMA测量解决方案SMU200A+FSQ
& & 2.1 双通道矢量信号源SMU200A
& & 双通道矢量信号源SMU200A将两个独立的信号源集成在一个单元中,可以满足现代通信系统的研发和生产中遇到的所有需求。其出色的射频和基带特性表现为:
& & (1)具备两套完全独立的基带和射频通路:可以用一台仪器同时产生有用信号和干扰信号。
& & (2)内置衰落模拟和AWGN(加性高斯白):可以支持TD-SCDMA测试规范中要求的各种多径衰落和AWGN模拟。
& & (3)极低的SSB噪声,典型值为-135dBc/Hz(f=1GHz,20kHz载波偏移):极低的相位噪声在当干扰源非常接近有用信号时是必须的。
& & (4)极优异的ACLR特性:对于3GPPFDLR的典型值:+70dB:这在进行射频模块,特别是放大器模块的测试是极为重要的。
& & (5)稳定时间和频率稳定时间极短,因而适合自动化测试需求。
& & SMU200A不仅可以输出各种连续波、模拟调制信号、数字调制信号,而且通过选配不同的选件,可以产生GSM,IS-95,WCDMA,TD-SCDMA,cdma2000,WLAN802.11等各种数字标准信号。该仪器加上选件任意波形发生器SMUB1O和TD-SCDMA信号产生软件SMU-K50和K51可产生TD-SCDMA信号。
& & 2.2 SMJ1OOA单通道矢量信号源
& & SMJ100A是基于SMU平台的单通道矢量信号源,它提供了模拟和数字调制解决方案。这个系列的仪器特别考虑了第三代数字移动通信方面的需求。标配的高性能I/Q保证了小的误差矢量幅度和高的交调抑制度。由于使用了现代数字处理器技术,可以使之产生高精度、高数据速率的数字调制信号。
& & 2.3 FSU频谱仪
& & FSU频谱仪是R&S公司频谱分析仪中最出色的一款,拥有很宽的,这使得测勘涞酶?蛹虻ァ⒖焖俸涂煽俊K?梢杂&迷谏杓蒲蟹ⅰ⑵分使芾砗筒?飞??确矫妗F涑錾?奶匦晕??
& & (1)TOI>20dBm,典型值为25dBm,1dB压缩点为13dBm,显示平均噪声电平(DANL)为-158dBm(1Hz分辨带宽):这是保证FSU极佳动态范围的基本要素。在进行杂散测试和ACLR测试时,仪器的动态范围是最关键的。
& & (2)对于3GPP信号,拥有77dB的ACLR(典型值):高ACLR是进行射频模块测试所必需的。
& & (3)相位噪声在偏离载波10MHz处典型值为-160dBc(1Hz)。
& & FSU是一款通用的频谱仪,它可以对各种通用信号进行频域测量。在其硬件基础上,可以通过配置不同的固件来测试GSM,WCDMA,TD-SCDMA,IS-95,cdma2000,BLUETOOTH,WLAN802.11等各种数字标准信号。
& & 2.4 FSP频谱仪
& & FSP是一款中档频谱仪,它具备高集成度的前端、全数字信号处理技术的后端和R&S公司设计的专用AS等,这些创新的技术产生了一款具有高端特性、高可靠性和高紧凑性的中档频谱仪。所有重要的功能和接口在这款频谱仪中都成为标准配置。它拥有RMS检波器和数字调制信号统计测量的DF功能,这些是其它中档频谱仪不能提供的。
& & 2.5 FSQ信号分析仪
& & FSQ信号分析仪是一个合频谱分析仪和矢量信号分析仪为一的仪器。它不仅具有与FSU同样出色的频谱仪特性和功能,而且还具备强劲的矢量信号分析功能,它拥有标配28MHz(可扩展到120MHz)的和分析带宽,这使得FSQ在WLAN、WiMAX和3GPP的产品研发和生产中被广泛应用。除了宽带解调能力以外,它也提供了BTS的多载波测量和杂散测量所需的宽动态范围。
& & 3、TD-SCDMA研发测试解决方案
& & 根据3GPP25.142(基站)和34.122(终端)的射频一致性测试规范,TDD模式的无线传输和接收定义了发射机、接收机的特性和系统性能的要求。其中TD-SCDMALCR的基站/终端则是根据该规范的1.28McpsTDDOption的要求进行测试。上述规范是研发测试中常常采用的准则。在该阶段,对被测设备的测试往往非常严格。以排除各种潜在的缺陷。研发测试对仪器的功能、动态范围、精度等要求极高。
& & R&S提供了SMU200A+FSQ的研发测试解决方案。SMU200A可以内置两路独立的信号源。其中一路用于产生有用信号,另外一路则可以产生规范定义的各种干扰信号。而且SMU200A可以产生规范要求的衰落模拟和AWGN,这样,一台SMU200A就能满足规范对信号源的要求。FSQ的频谱仪模式具备同类产品中最佳的动态范围,这在进行规范要求的杂散测试和ACLR测试是非常重要的。而FSQ的矢量信号分析模式则可以对信号进行IQ域的分析,便于在研发阶段定位和分析故障。SMU200A+FSQ是业界所能提供的最紧凑、最强劲的研发测试解决方案。
& & 针对TD-SCDMA。R&S分别推出了用于信号产生(K50、K51)和信号分析的(K76、K77)选件,下面简单介绍这两个选件:
& & (1)TD-SCDMA信号产生选件K50和K51
& & K50软件是内置在SMU200A或者SMJ100A仪表内部的固件,用来产生TD-SCDMA射频信号,目前可以支持同时设置四个TD-SCDMA小区来模拟实际的网络环境。每个小区都可以设置扰码、同步码、下行导频时隙的功率和上下行转换点等参数。它还可以灵活设置每一个时隙内信道的类型、信道的数据率、信道的扩频码、Midamble偏移、每个信道的数据源格式等参数(见图2)。设置完成后可预览每个时隙内的信道图和码域分布图,以此来验证设置的正确性,防止码域冲突。
& & & & & & & 图2 SMU-K50中TD-SCDMA的各个时隙配置
& & K51软件是用来产生具有TD-SCDMA信道等扩展功能的固件,它也是内置在仪表内部。从而可以模拟实际环境中的PCCPCH和DPCH信道,PCCPCH可以映射为具有信道编码的BCH广播信道,DPCH可以映射为从12.2kbit/s到2048kbit/s的各种具有信道编码的参考测量信道,而且也可以在数据中插入比特和数据块错误,从而方便地进行接收机和性能测试中的BER和BLER测试。而且K51也支持最新的HSDPA参考测量信道的信道编码功能。
& & (2)TD-SCDMA信号分析测试固件FS-K76与FS-K77基站测试固件FS-K76和终端测试固件FS-K77是针对TD-SCDMA的测试解决方案。它们可以安装在FSQ,FSU或者FSP仪器内部,可通过GPIB和LAN接口进行远程控制,而且测量速度极快,可以高达每秒五次。能自动检测信道数据率,选择捕获到的TD-SCDMA信号时隙数。图3为FSQ中对TD-SCDMA信号的测量结果。
& & & & & & & & & & 图3 FSQ中对TD-SCDMA信号的测量结果
& & 在仪器内部安装K76或K77后,我们就可以通过仪器面板上的快捷键测量出TD-SCDMA信号调制域的误差矢量幅度EVM、频率误差和波形系数等调制精度参数,频域的邻信道功率泄漏比ACLR、频谱杂散模板、功率时间图等指标,码域的码域功率、峰值码域误差等参数。操作非常方便,而且测量结果也更加快速准确。
& & 4、生产解决方案
& & R&S公司的TD-SCMDA生产方案,是综合考虑了测试项目、测试速度、可靠性、数据一致性和成本节约的解决方案,适合基站、移动台以及包括直放站在内的一系列网络设备在内的测试需求。帮助客户迅速地建立满足要求的生产线。
& & TD-SCDMA无线设备大体分为两个大类,一类是手持终端设备,一类是网络端设备。不同的设备类型,需要不同的测试方案来解决。手持终端设备,产量大,测试条目繁杂,不但需要考虑射频指标,还需要考虑终端不同的测试条件和组装条件。对于测试的实现复杂度上要求很高。网络端设备,相对而言技术指标要求高而测试条件相对简单,不用考虑繁琐的测试条件,但是需要测试仪表具有一流的测试指标和良好的数据可靠性。
& & 4.1 终端生产解决方案
& & TD-SCMDA的手持终端的测试需求。通常会分为校准和最终测试两个步骤:前者对终端的接收和发射机进行射频调制:后者在整机装配完成后,测试整机的性能指标是否达到规定的要求。对于终端的射频校准和最终测试,罗德与施瓦茨公司的推荐方案是FSP+SMJOOA&&一套高速且经济的测试解决方案。
& & 在进行终端校准测试时,SMJ配合K50选件,可以产生多种速率集合下不同电平和频率的标准信号,用于终端的接收机进行线性校准。SMJ具有很快的频率稳定时间和很大的幅度范围,可以快速建立全频段和全电平范围的信号,利于提高校准的准确性和速度。频谱仪FSP配合K77选件,可以精确地测试终端的发射功率、频率误差等参数,从而校准终端的发射机。
& & 在进行终端的最终测试时,SMJ配合TD-SCDMA实时信道编码选件K51,可以产生具有完整信道信息和控制信息的下行信号,从而让终端同步并解调下行信号,进行BER和BLER等接收机灵敏度指标测试。同时,FSP可以测试终端的发射指标,如功率、误差矢量幅度(EVM)、频率误差以及频谱特性等。完成对终端发射机指标的测试。
& & 4.2 网络设备生产解决方案
& & R&S公司为网络设备的射频测试,推荐方案是SMJ100A+FSU,这种配置具有极佳的技术指标和强大功能,可以满足基站或者直放站苛刻的测试要求。网络设备的测试条件一般比较灵活,厂家可以任意的修改设备状态,但是对于测试系统提出了更高的要求。对于发射测试的频谱仪,需要有强大的解调能力和动态范围,才能满足设备在不同条件下的需求。对于接收测试,不但需要信号源能模拟终端的不同工作状态和多个终端同时工作,还可能需要包含宽带高斯白噪声的情形。这些需求,都可以在SMJ100A+FSU中得到满足。这套方案的技术特点如下:
& & (1)高速:R&S的TD-SCDMA的测试方案是基于矢量信号源与频谱分析仪的。所有的关于TD-SCDMA的信号产生和信号分析,都是在仪表内部计算生成,多数采用并行技术和专用的协处理数据运算技术,具有很高的处理速度,不会发生数据丢失和结果显示滞后甚至丢失问题。非常适合生产线对于速度的要求。
& & (2)稳定:由于全部内置,没有外部计算机的参与,基于传统稳定可靠的信号源频谱仪,R&S的TD-SCDMA可以异常稳定的工作,在生产线连续大强度高频度的测试中,可以为客户提供持续的稳定表现。减少生产中的误测,提高一致性和产量。
& & (3)准实时:因为有很多的处理在仪表内部以并行和协处理数据运算技术形式运行,可以为客户提供灵活的方式改变参数,而不需要等待过长的时间。区别于波形合成或者其他的低成本实现方式,R&S始终为客户提供高效和实用。
& & (4)扩展性强:R&S的信号源与频谱仪,不只是可以用于TD-SCMDA的信号产生和分析,更可以扩展到其他的通信标准,只要增加相应的选件即可满足。对于用户而言保护了投资,扩展的范围,提升了价值。
& & 5、结束语
& & 罗德与施瓦茨不仅在TD-SCDMA研发领域,而且在生产领域都提供了完整的解决方案,适用于不同的范围。R&S先进的TD-SCDMA分析和信号产生选件为客户直接快速进入TD-SCDMA领域提供了最好的支持。
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地址: 电话:(86)774-2826670&大唐移动王映民:TD-LTE双流天线标准已确定
大唐移动标准部总经理王映民
讯 12月8日消息,2009(第三届)移动互联网研讨会今日在北京举行,大唐移动标准部总经理王映民在TD分论坛演讲时介绍了TD-SCDMA带宽载波压缩方案以及TD-LTE双流BF方面的创新技术。
王映民介绍说,TD-SCDMA的带宽是1.6兆,而目前用的是的频段,可以安排三个载波,通常会在室内用3个,在室外用6个。他同时指出,“现有频率资源紧张、有限,随着用户增加,干扰对网络质量的影响也越来越严重”。
王映民表示,在TD-LTE第一版本规范里面,引入了智能天线,但当时只有一个单流的,在后来立了双流的项目,“通过一年的工作,双流这个标准在PP里面得到了确定”。“双流天线一个明显好处就是提高了单用户的吞吐率”,王映民指出。
王映民同时表示,在TD-LTE覆盖解决方案上,对于室内、微小区可以使用两天线的解决方案,在红小区采用4+4八天线的解决方案是最优的解决方案。(李铁成)
以下为王映民演讲实录:
感谢中国移动!感谢各位朋友们!非常高兴能来参加这个活动。我介绍的题目就是TD-SCDMA和TD-LTE的创新技术。主要就是TD-SCDMA和TD-LTE里面一些具体的技术介绍。刚才中国移动的黄院长对TD-SCDMA和TD-LTE技术、产品、市场各方面做了全面的介绍。关于技术方面的介绍也是非常全面的。我在这里只介绍一些具体的技术。我是来自大唐移动。大唐移动一直致力于TD-SCDMA核心及其演进标准和产品的研究工作。多年来我们一直致力于TD技术的创新和它的标准化、实用化。我今天介绍的内容包括两个方面,一个是TD-SCDMA带宽载波压缩方案,还有TD-LTE双流BF方面的的创新技术。我们这两项技术,我们大唐移动多年来一直致力于TD研究,通过设备厂商对技术深入具体的研究和理解,配合中国移动在实际应用、外场应用等工作中做出我们具体的工作。
首先我们来看第一个,就是TD-SCDMA的技术。目前用的是的频段,大家知道TD-SCDMA每个带宽是1.6兆,可以放下9个,通常会在室内用3个,在室外用6个。我们也可以看到,现在有频率资源紧张、有限。另外随着用户增加,网络里面的干扰对网络质量的影响也越来越严重。如果说我们能够结合我们实际应用对载波进行一定压缩可以提供可用载波的频率,来解决这些问题。TD-SCDMA它的带宽是1.6兆,可以安排三个载波。我们可以看到在S95,CDMA2000当中的应用,实际载波没有这么宽,更窄。所以我们可以研究怎么样在3GPP框架下怎么使载波缩的更小。3GPP规定标准载波也是可以调整的,在规范里面25.105里面规定载波定义为带宽为1.6兆,根据实际应用也可以做一定调整。在3GPP载波,1.4兆带宽是不是可以应用。这边的图,左边是多个运营商情况下,边带干扰对于容量的影响。右边是同一个运营商边带干扰对载波容量的影响。我们看到如果在同一个运营商之下,载波间隔没有必要是1.6兆。如果我们在这个频段,我们把1.6兆改成1.4兆的方案,大家看一下,一个是1.6兆的,另外一个是两个混合的。我们实际上考虑这个应用是10个载波,比原来增加了一个载波。以前室内还是1.6兆带宽,室外变成7个载波。缩小载波带宽方案使我们原来对室外六个频点一下子变成七个频点,使网络干扰大幅度下降。这样一个方案对网络改进本身没有什么影响,不需要增加额外投资。
实际上,这一页里面,我们看左边是相当于1.6兆赫兹的情况。右边是1.4兆赫兹的情况。这个就会带来一定程度的下降,我们有必要研究这个程度下降带来的影响。我们配合移动也做了一些验证。首先从设备的射频指标,从对于系统性能的访问评估和实验室的测试,首先进行了验证,结论就是说1.6兆赫兹缩减到1.4兆赫兹是可行的。对外场也进行了测试,我们在不同场景下,室内、室外,1.4、1.6不同配合的测试率做了验证。测试场景在昆明的会都国际大厦,选择了典型的办公商务环境,选择了不同的小区进行了测试,最后测试结果是这样,通过我们分析和测试结果是符合的。也就是说,在高节调制的时候改成1.4兆以后对系统性能是有一个影响的。在低节调制的时候没有影响。在高节调制的时候大概会有5%吞吐率的影响。所以根据这个情况,实际上一个比较合理的方案就是在室内采用高节调制这个情况下还采用1.6兆赫兹,对于室外采用1.4兆赫兹的方案,这样使原来放9个载波可以放10个载波,使性能得到很大的改进。这个是我们在TD-SCDMA载波压缩方面的工作。
第二个工作在TD-LTE双流BF方面的工作。双流技术,大家知道,在TD-LTE第一版本规范里面,引入了智能天线,但是那时候只有一个单流的,在后来立了双流的项目,通过一年的工作,双流这个标准在3GPP里面得到了确定。这个其实分为两种情况,一种单用户的双流,实际上就是一个用户他的两个天线可以接收两个流的数据,这样做的一个明显好处就是提高了单用户的吞吐率。上面的图就是表示这样的情况。提高单用户吞吐率对于整个提高也有好处。还有一个就是多用户的双流波束赋行,是分别发送给不同的用户终端,他们得到了空分,这样的技术使系统的吞吐量得到了一个明显的提升。
这一页实际上是对TD-LTE八天线的覆盖能力的分析。TD-LTE八天线,也就是说现在中国移动实际网络里面应用的4+4的八天线系统。这个就是我们对双流波束赋行它的性能、成本做的分析。左下角柱状图对两天线、八天线他们的成本、小区的屯吞吐率、边缘吞吐率做的比较。从八天线的配置来说得到一个性能价格比是最优的选择。那么也就是说在现有网络里面4+4八通道天线系统在TD-SCDMA阶段采用赋型技术可以使系统得到一个平滑的演进。在TD-LTE覆盖解决方案上,我们看到对于室内、微小区可以使用两天线的解决方案。在红小区采用4+4八天线的解决方案是最优的解决方案。我的介绍就到这,谢谢大家!
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UMTS(WCDMA/TD-SCDMA)标准在制定时,要求设备支持所谓同一载波CS/PS并发能力,即终端在进行CS语音通话中,PS数据连接并不会中断,简而言之就是用户可以一边接打电话,一边上网。要说这个功能的必要性,我个人认为还是很有必要的,特别是现在的智能手机都支持WiFi热点功能,如果你是个sales,如果你常开着你手机的WiFi热点功能拖着笔记本电脑上网办公,一个客户电话打进来,要你查询一个订单的进展情况,他在线等你查询的结果,如果你的手机和对应的网络不支持同一载波CS/PS并发能力,你是否要向客户解释“您不挂电话,我就无法联网,也就无法查询到您要的结果”,那是多么尴尬的一件事情!
因此UMTS(WCDMA/TD-SCDMA)标准要求在系统侧、终端侧都能在同一载波提供CS/PS并发能力本来是个很实用的功能,相对CDMA2000 1X/EVDO不支持同一载波提供CS/PS并发能力、只能采用CSFB方式提供CS语音支持,UMTS(WCDMA/TD-SCDMA)确实有相对优势,而且联通在很长一段时间里,也借此攻击电信版iPhone,说电信版iPhone“一旦接打电话,网络连接就中断”。
不过凡事都有两面性,UMTS(WCDMA/TD-SCDMA)虽然支持同一载波CS/PS并发能力,但将某个载波配置为CS/PS混合模式,CS、PS容量都相对有限,在网络运营初期,运营商是可以这样配置的;但随着用户数量增长,不论联通的WCDMA网络,还是移动TD-SCDMA网络,为了提升网络容量,最终都是选择了将CS、PS各自独立地配置到不同的载波上。因此到2013年,但凡3G业务发展较好的省份,不论用户使用联通的WCDMA网络,还是使用移动的TD-SCDMA网络,都发现2010年时一边用手机煲电话、一边用手机上网看新闻的畅快不见了,大家都很囧:一旦接打电话,就失去了3G网络连接。
可见,UMTS(WCDMA/TD-SCDMA)真正规模运营起来,所谓同一载波CS/PS并发能力也只是唬人的噱头,按目前联通WCDMA、移动TD-SCDMA网络的配置,语音也都是采用CSFB方式,即上网时使用PS专用载波,接打电话时回落到CS载波上。既然如此,与电信的CDMA2000 1X/EVDO就没有实质性差别,CDMA2000上网时也是优先使用PS专用载波(EVDO载波),接打电话时回落到CS/PS载波上(1X载波)。
如果说要真正实现CS/PS并发,如果不考虑WiFi因素,个人觉得还是将终端设计为单卡双待模式,不论WCDMA/TD-SCDMA,还是CDMA2000 1X/EVDO,终端都适用单卡双待模式,即终端可以同时驻留两个载波,终端的语音业务驻留在CS载波,终端的数据业务驻留在PS载波。当然,这个方案虽然确保了CS/PS并发,但终端的待机时间肯定比CSFB方式短,真是鱼与熊掌不可兼得啊!
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是吗?至少移动的3G可以呀?
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技术流出来给个权威的答复吧,MS国外也有W运营商用这一点在广告中嘲笑C网的。是确实属于制式问题,还是有其它原因在里面。
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单卡双待对系统容量占用较大
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本帖最后由 7ghk 于
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本地沒看過CS/PS分離, 不太清楚
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这就是所谓的并发业务吧?
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这个并发业务还是很有用的
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什么叫做CS业务和PS业务独立到两个载波去承载?你的意思是说WCDMA的语音业务让一个单独的5MHz载波承载?这就是传说中的浪费资源吗?而且为什么要这么做?我只知道目前实测联通3G还是可以一边上网一边进行语音通话
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楼主能否详细解释一下?我真心没多大听懂
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正交频分多址 Orthogonal Frequency Division Multiple Access(OFDMA):OFDMA是OFDM技术的演进,将和技术结合。在利用OFDM对信道进行子载波化后,在部分子载波上加载传输数据的传输技术。OFDM是一种调制方式;OFDMA是一种多址接入技术,用户通过OFDMA共享频带资源,接入系统。OFDMA又分为子信道(Subchannel)OFDMA和跳频OFDMA。
通用陆地无线接入(N)演进的目标是构建出高速率、低时延、分组优化的无线接入系统。演进的UTRA致力于建立一个上行速率达到50 Mbps、下行速率达到100 Mbps、频谱利用率为3G R6的3~4倍的高速率系统。为达到上述目标,多址方案的选择应该考虑在复杂度合理的情况下,提供更高的和。在上行链路中,由于终端功率和处理能力的限制,多址方案的设计更具挑战性,除了性能和复杂度,还需要考虑峰值平均功率比()对功率效率的影响。
在 的标准化过程中,、北电等公司提交了若干多址方案,如多载波(MC)-WCDMA,MC-TD-SCDMA,正交频分多址接入(OFDMA),交织频分复用(IFDMA)和基于傅立叶变换扩展的正交频分复用(DFT-S OFDM)。OFDMA已成为下行链路的主流多址方案,并且是上行链路的热门候选方案,其中,北电公司的方案支持频分双工(FDD)方式,信息产业部电信传输研究所的方案支持时分双工()方式。
由于正交频分复用() 能够很好地对抗无线传输环境中的频率选择性衰落,可以获得很高的频谱利用率,OFDM非常适用于无线宽带信道下的高速传输。通过给不同的用户分配子载波,OFDMA提供了天然的多址方式。由于用户间信道衰落的独立性,可以利用联合子载波分配带来的多用户提高性能,达到服务质量(QoS)要求。然而,为了降低成本,在用户设备(UE)端通常使用低成本的功率放大器,OFDM中较高的PAPR将降低UE的功率利用率,降低上行链路的覆盖能力。由于单载波频分复用()具有的较低的PAPR,它被提议成为候选的多址方案。
目前,OFDMA已被广泛研究,并已成为3GPP LTE的下行链路的主流多址方案。然而,在上行链路的研究中,尽管SC-FDMA成为主流的多址方式,但OFDM和SC-FDMA之间的比较大多从PAPR的角度进行,而没有考虑两者的链路性能,更没有充分地考虑PAPR和性能的折衷。
OFDMA技术与OFDM技术相比,用户可以选择条件较好的子载波进行数据传输,而不像OFDM技术那样,一个用户在整个频带内发送,从而保证了子载波都被对应信道条件较优的用户使用,获得了频率上的分集增益。在OFDMA中,一组用户可以同时接入到某一子载波。
目前使用OFDMA的无线通信技术有:。
正交频分多址- OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)是无线通讯系统的标准,是一种多址技术。WiMax,LTE,都支持OFDMA。
OFDMA 多址接入系统将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集,将不同的子载波集分配给不
正交频分多址
同的用户实现多址。OFDMA系统可动态地把可用带宽资源分配给需要的用户,很容易实现系统资源的优化利用。由于不同用户占用互不重叠的子载波集,在理想同步情况下,系统无多户间干扰,即无多址干扰(MAI)。右图给出出了OFDMA系统的原理示意图。其中,灰色、白色以及深灰色时频栅格代表不同的子载波集,它们在频带上是互不重叠的,并分别分配给不同用户。OFDMA方案可以看作将总资源(时间、带宽)在频率上进行分割,实现多用户接入。
是目前无线系统面临的挑战之一。多径来自发射器和接收器间的反射,反射在不同时刻到达接收器。分离各反射的时间间隔被称为延迟扩展。当延迟扩展与发送的符号时间(Symbol Time)大致相等时,这种干扰有可能引发问题。典型的延迟扩展时长几微秒,与CDMA符号时间接近。OFDMA的符号时间大致在100微秒,因而多径现象的影响不太严重。为缓解多径效应,在每一符号后插入一个约10微秒、称为循环前缀的警戒边带。
为得到更高数据速率,OFDM系统必须比CDMA系统更有效地利用频宽。每单位赫兹的位数称为频谱效率。采用高阶调制是实现更高效率的方法之一。是指每一子载波发送的位数。例如,在正交振幅调制(QAM)中,每载频发送2位。在16 和64 QAM中,每个子载波分别发送4和6位。在4G系统,因预期会采用64 QAM,所以其频谱效率很高。
OFDMA针对多用户通信进行了优化,尤其是蜂窝电话和其它移动设备。
它是针对蜂窝电话长期演进(LTE)的最合适调制方案。在这种演变的过程中, OFDMA的名称变为高速正交频分复用分组接入(HSOPA)。OFDMA的变量由论坛选为调制方案,后来又根据IEEE针对IEEE 802.16-2004(固话)和802.12e(移动)WiMAX的标准进行了标准化。
与CDMA(码分多址接入)宽带及通用移动通信系统()这类3G调制方案相比,它的好处在于具有更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。对于低数据率用户,它只需要更低的发射功耗,具有恒定而不是随时间变化的更短延迟,以及避免冲突的更简洁方法。
OFDMA会把副载波的子集分配给各个用户。以关于信道状态的反馈为基础,系统能执行自适应用户到副载波的分配。只要这些副载波分配被迅速地执行,与OFDM相比,快速衰退、窄带同频干扰性能都得到了改进。反过来,这又改进了系统的频谱效率。
OFDMA将整个频带分割成许多子载波,将频率选择性衰落信道转化为若干平坦衰落子信道,从而能够有效地抵抗无线移动环境中的频率选择性衰落。由于子载波重叠占用频谱,OFDM能够提供较高的频谱利用率和较高的信息传输速率。通过给不同的用户分配不同的子载波,OFDMA提供了天然的多址方式,并且由于占用不同的子载波,用户间满足相互正交,没有小区内干扰(如图1所示)。同时,OFDMA可支持两种子载波分配模式:分布式和集中式。在子载波分布式分配的模式中,可以利用不同子载波的频率选择性衰落的独立性而获得分集增益。
此外,因为OFDMA已成为下行链路的主流方案,上行链路如也采用OFDMA,LTE的上下行链路将具有最大的一致性,可以简化终端的设计。
一个分配了M个子载波的用户的传输信号可表示为:D =[d 0,d 1……d M-1]T,其中,T代表矩阵转置,di是调制信号。
经过快速傅立叶反变换(IFFT)调制后,信号向量S =F N* T N,M D,其中TN,M代表子载波分配的映射矩阵,其元素是表达子载波的分布式或者集中式分配。F*N是N点IFFT矩阵,*代表共轭转置,并且FN=[f 1T,f 2T……f NT]T,192x31
经过衰落信道和快速傅立叶变换()信号处理后,频域的接收信号可以作如下表达:R=HTN,M D+n,其中H=diag(Hk),Hk是第k个子载波上的频域响应;n是高斯噪声向量;R=[r(0),r ⑴ ……r (N-1)]T,r (k)是第k个子载波上的接收信号。
由于OFDM的时域信号是若干平行随机信号之和,因而容易导致高PAPR。基站端的功率限制相对较弱,并且可以采用较为昂贵的功率放大器,所以在下行链路中,高PAPR不会带来太大的问题。然而,在上行链路中,由于用户终端的功率放大器要求低成本,并且电池的容量有限,因而高PAPR会将降低UE的功率利用率,减小上行的有效覆盖。为避免OFDM的上述缺点,必须降低PAPR。
降低OFDM的PAPR的技术有很多,比如选择性映射、削波和滤波等等。文献[6]中证明了通过削波和滤波,可以将PAPR降低到6 dB以下时,同时对OFDM的性能影响很小,而且带来的复杂度增加也是可以接受的。因此,本文将主要研究不同多址方案的链路级性能的比较。
在OFDM中,采用快速傅立叶变换(FFT)将可用带宽分成数学上正交的许多小带宽。而频带的重构是由快速傅立叶反变换(IFFT)完成的。FFT和IFFT都是定义得很完善的算法,当大小为2的整数倍时,可被非常高效地实现。OFDM系统的典型FFT大小是512、,而较小的 128和256也是可能的。可支持5、10和20 MHz带宽。该技术的一个优异特性是易于改用其它带宽。即便整个可用带宽改变了,较小的带宽单元也可维持不变。例如:10MHz可分成1,024个小频带;而5MHz可分成512个小频带。这些典型大小为10 kHz的小频带被称为子载波。
OFDMA又分为子信道(Subchannel)OFDMA和跳频OFDMA。
子信道OFDMA
子信道OFDMA将整个OFDM系统的带宽分成若干子信道,每个子信道包括若干子载波,分配给一个用户(也可以一个用户占用多个子信道)。 OFDM子载波可以按两种方式组合成子信道:集中式和分布式,如下图所示。
集中式和分布式
集中式将若干连续子载波分配给一个子信道(用户),这种方式下系统可以通过频域调度(Scheduling)选择较优的子信道(用户)进行传输,从而获得多用户分集增益。另外,集中方式也可以降低信道估计的难度。但这种方式获得的频率分集增益较小,用户平均性能略差。
分布式系统将分配给一个子信道的子载波分散到整个带宽,各子载波交替排列,从而获得频率分集增益。但这种方式下信道估计较为复杂,也无法采用频域调度,抗频偏能力也较差。
设计中应根据实际情况在上述两种方式中灵活进行选择。
当信道估计准确性较高如终端低速移动时,可以采用集中式分配,获得多用户分集增益。
当信道估计准确性不高如终端快速移动时,可以采用分布式分配,获得单用户频率分集增益。
子信道OFDMA对子信道(用户)的子载波分配相对固定,即某个用户在相当长的时长内使用指定的子载波组(这个时长由频域调度的周期而定)。
这种OFDMA系统足以实现小区内的多址,但实现小区间多址却有一定的问题。因为如果各小区根据本小区的信道变化情况进行调度,各小区使用的子载波资源难免冲突,随之导致小区间干扰。如果要避免这样的干扰,则需要在相邻小区间进行协调(联合调度),但这种协调可能需要网络层的信令交换的支持,对网络结构的影响较大。
一种很好的选择就是采用跳频OFDMA。
在跳频OFDMA系统中,分配给一个用户的子载波资源快速变化,每个时隙,此用户在所有子载波中抽取若干子载波使用,同一时隙中,各用户选用不同的子载波组,如下图所示。
用户子载波
与基于频域调度的子信道化不同,这种子载波的选择通常不依赖信道条件而定,而是随机抽取。在下一个时隙,无论信道是否发生变化,各用户都跳到另一组子载波发送,但用户使用的子载波仍不冲突。跳频的周期可能比子信道OFDMA的调度周期短的多,最短可为OFDM符号长度。这样,在小区内部,各用户仍然正交,并可利用频域分集增益。在小区之间不需进行协调,使用的子载波可能冲突,但快速跳频机制可以将这些干扰在时域和频域分散开来,即可将干扰白化为噪声,大大降低干扰的危害。在负载不是很重的系统中,跳频OFDMA可以简单而有效地抑制小区间干扰。
因为在不同国家会有所不同,802.16标准支持所有从1.25MHz到20MHz的不同信道容量。然而,通过改变以信道容量为基础的FFT大小,或者由带宽提供的更好信号质量,可以确定子信道的间隔。
sOFDMA扩展版本包含128 FFT、512 FFT和1024 FFT,它可以信道和带宽为基础改变它的FFT大小,因而就变成可扩展的。换句话说,正在通过手机漫游的用户,根据像信道大小这样的因素,用户可能接收到通过128 FFT或512 FFT处理的信号。
OFDM采用了先进的多天线信号处理技术。多输入多输出(MIMO)和波束成形(通常指AAS)是两种最常用的技术。
在MIMO中,系统接收来自不同发射天线的信号会有很大差异。在室内或建筑密集的都市,由于发射器和接收器之间存在许多反射和多径,因而这种情况很普遍。在这种情况下,每个天线可以相同频率发送另一个不同信号,而在接收器端通过信号处理还可恢复该信号。理解这种特性的一个简单方法是考虑一个标准的、有N个方程和N个未知量的方程组,可借助熟知的矩阵求逆技术来求解该方程组。以这种方式重复利用频率被称为Re-use1,同一频率在同一时间被用于不同信号。
OFDMA帧分配
而波束成形则是一种发射技术,它试图在接收器内为多个发射器形成一个一致架构。这种技术可在接收器端得到很高的信噪比(),另外,它还可提供更宽带宽或以相同发射功率实现更远距离。成形不是利用天线间的不同空气接触反射原理,而是对信号进行修改以使其统一。因此,波束成形对频率的重复利用与MIMO所用的方式不同。将频率分成不同的频段用于不同蜂窝单元被称为Re-use 3。
在一些应用中,可能结合MIMO和波束成形技术,尤其是在4天线系统中。一个理想的系统应根据其特性进行切换以便在不同模式运作。不变子信道间隔的主要争议在于,如果子信道间隔不是恒定的,一个正在移动的物体的多普勒频移会影响信号质量。有关可扩展性的更多信息可在IEEE 802.16 WirelessMAN中可扩展OFDMA物理层一节中获得。
尽管OFDMA在其实现过程中进展良好,但是它也有一些缺陷,这些缺陷有如下几方面:
⒈ OFDMA电子部分,包括FFT和(FEC)是复杂的。与结合了数据包调度的OFDM相比,它也有功率不足的弱点。
⒉ 如果被分配到每个用户的副载波很少,或者如果相同的载波被用于每个OFDM符号中,和的优势可能至少有部分损失。
⒊ 处理来自邻近单元的同信道干扰时,OFDM要比CDMA更复杂。
OFDMA是OFDM技术的演进。在利用OFDM对信道进行子载波化后,在部分子载波上加载传输数据的传输技术。用户可以选择信道条件较好的子通道(subchannel)进行数据传输,一组用户可以同时接入到某一信道。
与CDMA的不同
OFDMA技术与技术相比,用户可以选择条件较好的子信道进行数据传输,而不像OFDM技术在整个频带内发送,从而保证了各个子载波都被对应信道条件较优的用户使用,获得了频率上的分集增益。在OFDMA中,一组用户可以同时接入到某一信道。OFDMA与CDMA不同处在于使用2048个子载波(subcarrier)来承载资料,其中的1680个用来传送资料,与CDMA单一载波所承载单一资料比起来,传送资料速度更快。OFDMA另一优点对抗多路径的效应。
目前是用OFDMA的无线通信技术有:IEEE 。
当前面临的主要问题有:峰均功率比(PAPR)问题等。
OFDM Optical Frequency Division Multiplexing 光频分复用
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex 正交频分复用
OFDMA Optical FDMA 光频分多址
OFDMA 正交频分多址接入

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