LAS-CDMA——新一代无线技术

2019-11-05 02:34:00

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供稿：网友

　　李建业连宇通信公司董事长、IEEE会士
　　　　无线通信从十年前的一个小行业发展到今天，已被行业分析家们认为是今后十年最具意义的技术发展行业。无线业正迎来一个无可比拟的飞速发展的阶段，它对全世界的生活方式和经济的影响可与因特网革命相媲美。
　　
　　　　这种发展主要是基于以下三个基本因秦
　　
　　　　（1）数据业务大幅度的增长和转变：虽然今天的数据通信业务仅仅占无线业务的百分之五左在但是无线因特网服务的增长将使它在几年内超过语音业务。随着无线数据业务的增加，数据传输也要求从目前的低数据率电路交换连接（如14.4Kbps）演进到高数据率（高达5Mbps以上〕的分组交换服务。
　　
　　　　（2）从以传统电路为核心网和接入网络到全ip分组网络的根本转变：这个转变与固定的有线网络的发展进程相类似，标志着不同网络系统的融入新一代全IP网和分组交换无线网络系统技术。
　　
　　　　（3）无线通信和因特网的融合：便利、普及、随着可用的便携式无线设备将取代上世纪老式的台式／有线调制解调器模式。
　　
　　　　要达到这些要求，一定有一种经济的办法来实现其应用。的确，为了跟上需求并以更经济的方式来配置新的宽带应用技术，无线运营商们将需要找到增强其网络系统容量的途径。然而，随着频谱使用费的不断上涨（可以参看最近各国的频谱拍卖；在英国为324.4亿美元，德国为462亿美元，而意大利为116亿美元），运营商们正在寻找增强的无线技术，不仅能提高频谱效率（即可用频段内业务服务信道容量的比率），而且能有效地服务于新的无线分组数据应用技术。ITU最近定义的现在的第三代（3G）技术，更恰当地说是早期的3G配置，也将很快需要升级以满足市场环境变化的需求。
　　
　　　　事实上，无论是推进早期无线产业发展的第一代和第二代技术，还是当今的第三代标准都不是十分健全和完备的，不能适应3G及3G以上技术升级的要求。新的、改良的技术将用于解决呈指数级增长的用户和数据业务，同时提高容量和频谱效率。
　　
　　　　因此，无线业必须确定一种新技术以适应和增强为现有标准设计的系统同时推动未来发展。无线业需要新一代的技术。它将4G无线技术引入今日，来改善3G技术并向未来的全IP网络演进。
　　
　　　　连宇公司已经研制出了这样一项技术——LAS-CDMA，即大区域同步码分多址技术。LAS-CDMA技术是头一个超出IMT-2000要求的无线技术。它是一个创新的概念，增强现有3G技术，使其频谱效率至少提高到3倍。运营商们将LAS-CDMA技术纳入到他们的规划中去，其现有的系统就能满足其对容量和带宽的需求。LAS-CDMA通过在其在大区域系统中将LAS-CDMA和TDD（时分双工）技术创新地结合在一起，被列为第四代（4G）无线系统的首选方案。
　　
　　　　一、LAS-CDMA的特点
　　
　　　　具有所有无线技术中最高的频谱效率；
　　
　　　　在同一载波上能同时传输数据和话音；
　　
　　　　是当今唯一能用FDD网络来设置TDD空中接口的技未能够为无线因特网业务提供不对称通信无需牺牲频谱效率。
　　
　　　　二、2G技术在3G无线领域中的周限性
　　
　　　　一直以来，无线业的发展始络被低估了，致使很多运营商对其系统的话音和数据服务的需求措手不及。现在包括CDMA、GSM和TDMA（时分多址）等许多系统，都无法满足用户对更高的话音质量和新的高数据速率的要求。随着新业务和更大价格“套餐”的迅速推出，3G的CDMA网络也将很快饱和。
　　
　　　　2G首选标准的设计和容量在3G无线行业受到严重限制。例如，现行的TDMA标准的容量严重受限于其相对低的频谱效率。
　　
　　　　CDMA技术对TDMA来说是一个重大的改洗并成为3G公认的标准。它实现了从时分多址到码分多址的转变，并答应同一频率不同小区间的重复使用，大大地提高了CDMA系统的容量，例如，CDMA是GSM或TDMA（IS-136）标准语音容量的2倍以上。然而，现行的CDMA有其局限性，非凡是在进一步提高频谱效率上。这主要是由于CDMA系统在多小区网络系统中面向多用户使用的扩展码和扰码。这些码会在系统内产生干扰如：
　　
　　　　符号间干扰（ISI）和多址干扰（MAI）（又称为同小区或小区内干扰）：在单小区内限制用户数量；
　　
　　　　相邻小区干扰（ACI）（又称为小区间或地区干扰），限制了相邻基站的互相靠近，产生容量受限的干扰。
　　
　　　　使用这些码的另一个结果是使WCDMA和cdma200D系统不能有效地在同一载波内实现话音和数据同传，导致低效覆盖网络（如1×EV／DO，它是在cdma2000系统之上传送分组数据的射频载波信号覆盖解决方案）。全球电信网络正以不可阻挡之势朝着在同一网络系统内实现话音、多媒体、电子邮件和因特网浏览业务的同传方向发展，这将最终导致上述的解决方案的被废弃。
　　
　　　　这两个严重的限制因素（有限的频谱效率和不能同传的方案）意味着无线业界对新技术发展的需求迫在眉捷。当其他电信部门继续分享高速发展的喜悦之际，毫无疑问，止步不前必将导致无线业务发展的缓滞。
　　
　　　　三、LAS-CDMA：3G发展的理想标准
　　
　　　　LAS-CDMA专利技术是利用智能扩频码来消除干扰的下一代无线技术，从而显著地提高了无线网络的容量，并实现了在同一载波内话音和数据的同传。
　　
　　　　LAS-CDMA与现有CDMA相比，实现了系统性能和容量上的指数级的飞跃，而且它的设计确保对现有系统的最大再用率。LAS-CDMA技术技术提供：
　　
　　　　比现有CDMA和GSM技术更高的容量；
　　
　　　　更高的数据吞吐量；
　　
　　　　更大的覆盖范围；
　　
　　　　改进的室内覆盖；
　　
　　　　简单的设计，提高了成本效益。
　　
　　　　对于手机和基站设备生产商而言，这意味着具备了提供更高容量的设备，以满足不断增长的用户的需求，对于运营商而言，LAS-CDMA技术将与新网络建设及容量升级相关的额外开支降至最低。这使运营商在低成本条件下竞争的同时，又能向用户提供新的增强服务、无线本地环路和全效移动治理。
　　
　　　　四、LAS-CDMA技术概述
　　
　　　　LAS-CDMA技术的特点在于使用了一种被称为LAS编码的创新性的扩频编码设计通过减少系统产生的干扰来增加系统容量。LAS编码由被称为LA码和LS码的两级编码组成。当FDMA（频分多址）或TDMA系统受限于自身的规模（如TDMA时隙的数量）时，而典型的CDMA系统只受限于其码资源的设计。例如：在一个依照IS-95的标准设计并采用Walsh码作为多址方式的系统中，尽管有64个码可用，但其容量单载波每扇区很少超过20个话音用户。正因如此，CDMA被称为“干扰受限”系统其系统容量取决于可承受的干扰程度。
　　
　　　　现有的CDMA系统存在这些严重的局限性，主要是因为它所用的码具有较强的自干扰和相互干扰（或称为自相关和互相关）特性导致的。根据设计现有CDMA系统在不影响传输质量的前提下只能承受一定程度的干扰。由于噪音平台的影响，干扰会导致解调难度的增加和误码率的提高。
　　
　　　　系统产生的干扰来自以下三方面：
　　
　　　　符号间干扰（ISI）：由原始信号引起的反射信号产生，包括上行和下行两部分。
　　
　　　　多址干扰（MAI）由同一小区／扇区内其他移动站等移动物体产上包括其所有的反射信号，它由上行和下行两部分组成。
　　
　　　　相邻小区间的干扰（ACI）：由相邻基站发射的信号发生，它包括移动站接收到的所有蜂窝网络中相邻小区的信号，它由上行和下行两部分组成。
　　
　　　　LAS-CDMA是一个智能扩频码，通过利用强大的零干扰多址码，很大的改善了这些限制。LA和LS码作用于系统可以减少或是完全消除所产生的干扰。
　　
　　　　1．频谱效率
　　
　　　　在任何2G和3G现有技术中，LAS-CDMA提供了最高的频谱效率。当今的CDMA技术是一个干扰受限系统，通过运用LAS智能码，MAI和ISI都可以减少到零，而ACI减少到最低。在中国，LAS-CDMA原型系统的测试证实LAS智能码可以在室内外及车载移动环境下运作。
　　
　　　　2．强调数据业务
　　
　　　　LAS-CDMA优化数据业务归功于以下两个重要特性：
　　
　　　　（1）LA和LS码的小互相关性使其成为支持在同一射频频率和网络内话音和数据同传的理想的选择。由于用来传送话音业务的信道和传送数据的信道立间有最小的干扰，这就使在同一射频内设计一个综合的话音和数据网络系统变得很轻易。
　　
　　　　（2）LAS-CDMA的高频谱效率使得任何高速数率和高容量相结合。这意味着，与现有的系统相比，一个运营商将能够在提供新的高速分组数据服务的同时而无需牺牲话音容量。这样，对于一个希望配置融合了话音的高速无线因特网接入网络的运营商而言，LAS-CDMA就成为最佳经济效益的解决方案。
　　
　　　　3．演进的能力
　　
　　　　LAS-CDMA将成为无线业从电路交换／话音业务为中心的网络向分组交换／数据业务为中心的网络演进的技术选择方案。LAS-CDMA将与针对这一转变而研制的未来全IP结构相结合。
　　
　　　　LAS-CDMA为运营商指出了迈向无线技术统一的第一步。因为所有的LAS-CDMA模式运用的扩展、编码

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