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 , cdma2000 和中国的TD-SCDMA , 焦点集中在WCDMA 和cdma2000 。而基于第二代移动通信的考虑和目前全球范围内3G的应用情况, 可以说WCDMA 已经成为最为主流、应用最广泛的第三代无线传输技术。
但是随着多媒体业务、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。由于目前第三代移动通信仍然不能支持超过20 Mbit/ s 的高速数据业务以及很大范围(8 kbit/ s～20 Mbit/ s) 的业务, 并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———Beyond 3G的概念。Beyond 3G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。
目前, 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, 由于目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, 结合目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。目前, 3GPP 制订的WCDMA系统标准包括多个版本: R99 、R4 和R5 。R99 是目前最成熟、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我国提交的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可以看出, 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-Input Multi-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。这些技术还可以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, 并考虑他们在WCDMA 中实现的可能性。