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[周报全文]BLAST: 3G利器

2004年08月23日 00:00:00 | 作者:佚名 | 来源:$page.getBroMedia() | 查看本文手机版

摘要:BLAST: 3G利器

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    BLAST: 3G利器

    对于电信运营商而言,掌握创新的前沿技术,是在竞争中确立优势的基础。朗讯科技注重通信科技研发的先进性,并专注于运营商层面的传播与推广,本文介绍的BLAST就是这样倍具潜力的技术。

    不断拓展的BLAST

    BLAST(Bell Labs Layered Space Time )是一项新的通信技术,它采用多天线系统来开发利用多径传播效应以达到提高频谱效率的作用。

    如今BLAST技术已经与OFDM(正交频分复用)以及自适应编码(Advanced Coding)技术一道被公认为3G(Beyond IMT2000)时代以至4G的三大关键的空中接口技术。

    BLAST解决的通信课题

    所有的蜂窝通信系统均面临着两个基本问题: 多址干扰和码间干扰。它们是各自独立互不相关的两个问题,这意味着解决其中任何一个问题都不会自然地导致另一个问题的解决。截止目前,人们所看到的每一次空中技术的革命都是源自于多址技术的进步,如FDMA、TDMA、CDMA,同时,随着数据速率的提高,在给定蜂窝体制内的码间干扰(多径干扰)的问题已经变得日渐突显:理论上多径衰落与信号的码率成正比, 于是人们发展出了许多方法来解决这个问题, 典型的如智能天线,RAKE RECEIVER、OFDM(正交频分复用)等,BLAST是最新的一种解决多径干扰的方法,3G后空中接口的技术革新应该来自对于这一问题的解决方法的突破。

    BLAST的核心是MIMO(MULTIPLE INPUT/MULTIPLE OUTPUT),它是如何解决多径效应从而提高频谱效率的呢?大家知道无线电传播的多径效应与信号的周期成反比,若能在每一个传播信道上降低信号的传播速率,就能相应地在该信道上减弱多径衰落,一个直观的做法就是在馈入的高速源数据流上实施串/并转换从而将其分割成多个子数据流,这些降速了的子数据流在传播时应该得到较少的多径衰落。在频域划分就是OFDM,若在空间域划分就是BLAST。

    图1:多天线的优势

    向传统挑战的BLAST

    从仙农信道容量的公式可以推导出,对于互不相关的多进多出的瑞力衰落信道HMN,其吞吐量与这样的信道的数量是一个线性关系,亦即满足上述条件的空中信道的容量与收发信天线的数量是成正比的,如图1所示。

    实施BLAST的一个必要条件是从发信端至收信端应有足够多的互不相关的多径,这在真实的传播环境中自然不是问题!这是一个令人吃惊的结果:传统上总是希望多径越少越好,而BLAST恰恰利用多径来拓宽频谱!

    另外一个关键的问题是如何区分这些空间域上的子信道。在每个子信道上传播的信号都是同频同时的,那么如何消除在接收端的同频干扰?解决问题的关键在于正确地区分子信道,即如何在子信道上打上标记,一个自然的想法是为每个子信道编码,如用WALSH码,但是WALSH码本身会占用带宽,这样做的结果将使频谱效率的提高大打折扣。其实答案就在传播信道本身,首先引入传播系数的概念:传播系数反映了经过编码的信号在信道传播中的能量损耗。由于子信道间的互不相关性,其相应的传播系数也是互不相关的,这些互不相关的传播系数就构成了对子信道的标记。

    如何获取传播系数呢?一般可采用在每个子信道上发送导频或在每个数据帧前插入训练序列(The training sequence)的方式来获取。这时我们就可以得出实施BLAST的两个重要前提:各子信道的传播系数是互不相关的;收信方必须在收信前对信道有充分的了解(即准确的信道估计)。

    BLAST与OFDM的融合

    从本质上,BLAST 与OFDM并不排斥,是完全一致的,二者均通过降低源数据流的码率来获得对多径的抵抗能力,无非一个在空间域实施(BLAST),一个在频率域实施(OFDM)而已,但正是二者实施方式的不同,使它们表面看起来非常的不同(+本站微信networkworldweixin),目前贝尔实验室正在做的一项重要工作就是研究如何将二者结合起来,从而达到一个前所未有的频谱效率的高度,这项技术就是Wave BLAST,或称为SPACE-TIME BLAST。

    研究进展与热点

    朗讯已经成功地开发出了BLAST芯片组,下一步的重要工作就是将它应用到实践中。事实上,将BLAST整和进现在的OneBTS平台并不是一件十分复杂的工作,而BLAST所带来的容量增益却是显而易见的。

    目前BLAST/MIMO技术已被纳入3GPP 的Release 6以及3GPP2的Rev.D中。在一种BLAST用于HSDPA的典型应用中,在5MHz的带宽内,仅采用QPSK的调制方式就可达到19.2Mbps的吞吐量,频谱效率可达3.84bps/Hz。

    目前的研究领域还包括如何将BLAST的应用范围扩展到室外的蜂窝环境,因此还需深入研究室外无线电信号的传播特性,更有效且足够简单的系统结构,信号处理的算法,改进的天线系统等。此外,还包括如何将BLAST与OFDM很好地结合起来等。

    对于运营商而言,对通信质量的追求是赢得最终终端用户的关键。而BLAST在3G中的成功融合应用(3G通过高带宽确保了多径的实现)将使高质量的无线通信得以简捷实现,从而实现应用层面的跨越。

[责任编辑:程永来 cheng_yonglai@cnw.com.cn]