固定寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展

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1、固定寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展

2、第1摘要：為了滿足未來固定寬帶無線接入系統(tǒng)高數(shù)據(jù)速率傳輸及高頻譜利用率的要求，就需要在物理層和媒體訪問控制層進行技術(shù)上的革新，所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：高頻譜利用率的天線系統(tǒng)、具有時延擴展魯棒性的調(diào)制方式、均衡與編碼技術(shù)、高效的多址接入技術(shù)、自適應(yīng)鏈路技術(shù)等。文章對這些技術(shù)進行了分析，并對系統(tǒng)安全問題進行了探討。關(guān)鍵詞：寬帶無線接入；多天線；調(diào)制；自適應(yīng)鏈路；安全與2G、3G等無線通信系統(tǒng)相比，固定無線接入系統(tǒng)缺乏移動性。這類系統(tǒng)通常用于本地環(huán)的高速接入，解決“最后一公里”問題。寬帶無線接入技術(shù)與其

3、他技術(shù)，如光纖、電纜、數(shù)字用戶環(huán)(DSL)等，具有競爭關(guān)系。從長遠來看，光纖接入方式無疑是最佳的解決方案，但要真正實現(xiàn)光纖到樓、光纖到戶還有相當長的一段路要走。寬帶無線接入方案避免了使用DSL的距離限制及使用電纜的造價問題，同時還具有快速配置、高可量測性(Scalability)、低維護和升級費用等特點，因此成為研究熱點。1寬帶無線接入技術(shù)標準寬帶無線接入包括無線個域網(wǎng)(PAN)、無線局域網(wǎng)(LAN)、無線城域網(wǎng)(MAN)、無線廣域網(wǎng)(b/s的數(shù)據(jù)速率，工作在ISM頻段。為了提高無線網(wǎng)絡(luò)的能力，又相繼推出了IEEE802.

4、11a和IEEE802.11b兩個標準。目前IEEE正在進行IEEE802.11g的標準化工作。IEEE802.16工作組在2001年9月發(fā)布了802.16.2標準，規(guī)定了在10～66GHz頻率范圍內(nèi)的多個不同寬帶系統(tǒng)共同運行的操作規(guī)程建議。隨后又相繼推出了IEEE802.16、IEEE802.16a、IEEE802.16c。現(xiàn)正在開展在2～6GHz頻帶內(nèi)將固定系統(tǒng)與移動系統(tǒng)相融合的研究，并將這一功能擴展版本命名為802.16e。ETSIBRAN標準包括HIPERLAN/2、HIPERACCESS、HIPERMAN及HIP

5、ERLINK。幾種典型的固定寬帶無線接入的技術(shù)特征如表1所示[1]。500)this.style.ouseg(this)">IEEE802.11和HIPERLAN構(gòu)成了局域網(wǎng)(LAN)的無線接入標準，用于解決用戶群內(nèi)部的信息交流和網(wǎng)際接入，形象描述為“最后100米”的通信需求，如企業(yè)網(wǎng)和駐地網(wǎng)；IEEE802.16和HIPERACCESS構(gòu)成了城域網(wǎng)(MAN)的無線接入標準，用于大都市范圍內(nèi)的信息匯聚點之間的信息交流和網(wǎng)際接入，形象描述為“最后1公里”的通信需求；IEEE802.20和2G、3G蜂窩移動通信系統(tǒng)構(gòu)成了廣域網(wǎng)

6、(AC層進行技術(shù)革新。物理層的革新包括高頻譜利用率的天線系統(tǒng)、具有時延擴展魯棒性的調(diào)制方式、均衡與編碼技術(shù)、軟件無線電技術(shù)等；MAC層的革新包括高效的多址接入技術(shù)、適應(yīng)不同QoS要求與較大數(shù)據(jù)速率動態(tài)變化范圍的自適應(yīng)鏈路技術(shù)等。2.1天線系統(tǒng)隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，寬帶無線接入技術(shù)也由原來的固定寬帶無線接入逐漸向移動寬帶無線接入方向發(fā)展。這種發(fā)展對寬帶無線接入技術(shù)提出了新的要求，即在復(fù)雜多變的無線信道條件下能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)高速可靠的傳輸。具體到天線系統(tǒng)中，自適應(yīng)陣列和多輸入多輸出(MIMO)天線技術(shù)成為提高系統(tǒng)性能的主要手段[

7、2]，其中，MIMO技術(shù)更是成為研究熱點。窄波束天線是目前運行的固定寬帶無線系統(tǒng)中最常見的天線形式，它只能將信號發(fā)送給一個接收位置或從一個接收位置接收信號，主要用于點到點的網(wǎng)絡(luò)；固定寬波束天線有較大的覆蓋范圍，服務(wù)于一個區(qū)域，為多個用戶持有設(shè)備(CPE)提供信號。分集天線系統(tǒng)利用多天線進行空間分集接收，是無線通信系統(tǒng)中幾種常見的分集方法之一。通過空間分集，從兩個或多個天線接收到的信號通過一定的方式進行合并，能夠減弱由于多徑傳播所造成的信號幅度衰落的影響?；镜木€性分集合并技術(shù)主要有3種：選擇性合并、最大比率合并(MRC)和

8、等增益合并(EGC)。自適應(yīng)陣列天線系統(tǒng)能夠自動調(diào)整其參數(shù)實現(xiàn)某個預(yù)定的性能，如最大化信號干擾噪聲比(SINR)等，主要有3種實現(xiàn)方式：(1)波束選擇對于一個給定的遠程終端，基站端有多個天線可供信號發(fā)送和接收，通過比較，選擇一個最優(yōu)波束為遠程終端服務(wù)。(2)波束定向波束定向搜索遠程終端信號的最大增益天線方向，以提高信號干擾噪聲比(SINR)。(3)最優(yōu)SINR合并采用最優(yōu)SINR合并的天線基本上是一個最優(yōu)線性空間濾波器，天線進行自適應(yīng)調(diào)整，使得最終的輸出匹配于一個參考信號。濾波過程就是抑制干擾和噪聲的過程。由于是一個反饋系

9、統(tǒng)，需要一個周期更新的參考信號與輸入信號進行比較，同時需要一個高速率的濾波器參數(shù)(加權(quán)因子)更新來減弱干擾的影響。自適應(yīng)天線能夠帶來的潛在好處[3]有：(1)在基站端能夠?qū)σ粋€用戶形成窄波束，使其他扇區(qū)的干擾得到有效抑制，從而增加系統(tǒng)容量。(2)在基站端用于降低干擾，提高接收信號的載干比(CIR)。(3