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软件定义的下一代通信市场

2008-06-04 14:27:16  来源:中兴通讯有限公司

摘要:采用SDR技术的基站设备因其高效的资源利用率和强大的后向演进能力,能经济灵活的打造具有持续发展能力的新型通信网络。
关键词: 通信 方案

   SDR优越的环境适应能力和强大的后向演进能力为建设融合网络开辟了新的途径,不论是运营商,还是设备制造商,甚至于于终端用户都能从中获益。

    SDR(Software Defined Radio)即在同一硬件平台上,通过软件配置实现多种标准、多种调制方式、多个频段的支持。采用SDR技术的基站设备因其高效的资源利用率和强大的后向演进能力,能经济灵活的打造具有持续发展能力的新型通信网络。

    谁能从SDR中获益?

    SDR优越的环境适应能力和强大的后向演进能力为建设融合网络开辟了新的途径,不论是运营商,还是设备制造商,甚至终端用户都能从中获益。

    对于运营商,首先使用SDR设备几乎不需要更改任何硬件就能保持网络的先进性,大大降低运营商TCO;其次基于相同的硬件平台运营商能开展各类针对性业务,满足各层次客户差异化的需求;最后SDR设备可通过软件配置,让新技术新标准在市场中的应用逐步展开,可大大降低运营商的投资风险。

    对于设备供应商,SDR消除了不同技术发展的鸿沟,降低了研发成本。由于SDR产品“软件”升级的特性,设备供应商能快速地开发出更多新的功能和新的业务,缩短新产品的上市周期,快速响应市场需求。同时SDR产品满足长期网络发展需求的特点也延长了产品的寿命,设备供应商能把更多的关注点置放于提高产品功能的完整性、后续发展能力和可靠性等长期发展战略上。

    而对于终端用户来说,SDR终端意味着不再需要为了不同的网络购买不同的终端,可以实现真正的全球漫游。并且仅需简单的软件升级即可实现新功能的增加和新业务的支持,不再需要为了追赶“时尚应用”而频繁更换手机。

    中兴通讯SDR解决方案

    中兴通讯推出的最新一代基站产品通过使用宽频处理能力的射频模块以及软件可随意定义的基带处理模块使得在一个整体的系统中实现GSM/UMTS之间对资源的共享。依照这个设计,G/U系统间的容量通过软件可以在同一硬件中自由分配,完美配合运营商的网络规划及运营策略。同时SDR产品相比传统系统产品在硬件成本上有大幅下降,而可靠性则有显著提高。

    中兴通讯SDR产品有完整的系列包括:宏基站、分布式基站BBU及RRU射频拉元单元,满足不同应用场景的需求。

    2008年2月11日~14日在巴塞罗那举办的Mobile World Congress上,中兴通讯展示了当时最先进SDR宏基站。该款集成式室内双模软基站拥有和早期中兴通讯产品一致的外观设计,但在尺寸、重量、功耗上都有大幅降低,主要表现在数字预失真技术的多载波功放效率的提高和单板集成度的增强等方面。该款产品具有超强双模处理能力:每个射频单元能最大支持4载扇UMTS或者6载频的GSM;混模情况下,每个射频单元支持1载扇UMTS和4载频的GSM或者2载扇UMTS和2载频GSM;基带性能方面每个基带单元能够最大处理15载扇UMTS或者60载频的GSM信号,并可以通过基带单元叠加扩容的方式实现2倍甚至数倍能力的提升。

    对构建新一代通信网络,中兴通讯SDR系列基站产品有其独特的优点:

    第一,SDR基站通过一个统一、制式可相互转换的系统提供给运营商一个完美的解决方案;第二,传统G/U堆叠的网络可以被简化形成一张简单的SDR网络,通过共同的OMC进行管理、维护;第三,具备强大的HSPA+、LTE的技术演进能力:对HSPA+能够通过软件升级直接支持,对LTE的扁平化新结构,通过新插控制面、用户面用户处理板支持。

    而在设备的先进性和可靠性上,中兴通讯SDR基站更具备无可比拟的优势:

    第一,基于先进的MicroTCA平台,最大程度提高设备的标准化,便于平滑演进;第二,多载波、高线性、高效率、高输出功率的数字预失真功放扫除了SDR基站的关键的技术壁垒;第三,对系统的高交调失真有了严格的标准并加以控制;第四,-126.5dBm的高接收机灵敏度;第五,可编程、高处理能力的FGPA增强系统能力。

    SDR技术带来了通信界的一次重大提升,将“灵活组网”与“高效建网”的理念发挥得淋漓尽致。中兴通讯的SDR产品将在今年下半年在现网正式得到商用。相信随着越来越多的实践和对该技术愈加深刻的理解,中兴通讯将提供更有竞争力的SDR系列产品,为市场、为运营商、为客户创造更大价值。

    多载波运行

    多载波运行是WCDMA规范的未来版本将采用的一项候选技术。使用相邻成对频段的运营商将能以一种协调的方式在多个5MHz的相邻载波上运行HSPA,从而提升频谱使用率。例如,不需要在所有载波中全面复制控制信道。再例如,运营商可以只使用一个主载波(anchorcarrier),从而增强其它载波的HSPA处理能力。因此,如果部署2x2MIMO系统不太现实的话,运营商可以考虑双载波运行方案,作为将下行数据速率提升至42Mbps的一种替代方案。另外,结合使用双载波运行方案、2x2MIMO系统和64QAM调制方案还可以将峰值数据速率提升至84Mbps,同时也不需要部署4x4MIMO系统。不仅如此,使用4个载波还可以实现4x42Mbps的数据速率。

    二层增强特性

    使用确认模式无线链路控制(RLC)协议实现的下行峰值数据速率受RLC协议数据单元(PDU)大小、RLC往返时间(RTT)以及RLC窗口大小的限制。

    需要很大的RLCPDU才能维持MIMO技术和64QAM调制方案所实现的峰值数据速率。因此,为了高效利用PDU大小、增强二层协议的性能,版本7在下行传输方向上采用了灵活的RLCPDU大小、媒体接入控制(MAC)分割和增强型MAC复用能力,使发送器能够灵活选择RLCPDU的大小。

    在版本8中,上述应用于下行协议的增强特性也将被用于上行协议。支持灵活的RLCPDU大小有助于扩展上行覆盖范围,减少处理开销和二层协议开销。

    连续性分组连接(CPC)

    分组数据业务用户的活跃程度随时间变化极大。即使如此,从最终用户的角度而言,为避免状态转换引起的时延,即使用户暂时没有任何活动,通过一个专用连接(CELL_DCH)保持一种状态也许更为有利。

    3GPP在版本7中为分组数据业务用户提升了专用连接状态的效率,这些工作通常被称为连续性分组连接(CPC)。CPC包含两大主要特性:UEDTX/DRX和无HS-SCCH运行。

    增强型CELL_FACH

    HSPA正替代ADSL,作为将计算机连入互联网的主要技术。这种行为变化将对网络流量和网络特性产生影响。计算机通常要运行大量程序,这些程序在后台进行通信,无需最终用户干涉。后台的通信信息种类繁多,如“keep-alive”消息、软件升级检查、在线状态检查等等。为了高效地支持后台通信,3GPP在版本7和8中增强了CELL_FACH状态。

    增强型CELL_FACH试图采用与上述CELL_DCH相同的二层协议头格式。这样一来,即使在CELL_FACH和CELL_DCH信道之间进行切换时,数据传输仍能继续而不会中断。与切换信道时必须暂停数据传输的版本6相比,这一增强特性大幅提升了用户的性能感受。MBSFN,下行优化广播(DOB)

    版本7进一步优化了MBMS,将传输效率提升至版本6中多小区MBMS传输无法实现的高度。这种方法被称为多播/组播单频网络(MBSFN),它要求同时传输来自多个小区的完全相同的波形。这样一来,UE接收机就能将多个MBSFN小区视为一个大的小区(请参阅图)。此外,UE不仅不会受到相邻小区传输的小区间干扰,而且将受益于来自多个MBSFN小区的信号的叠加。不仅如此,诸如G-RAKE等先进的UE接收机技术还能解决多径传播的时间差问题,从而消除小区内干扰。结果就是:通过WCDMA技术实现效率极高的无线广播传输。

    消除小区间干扰的一个关键的增强型技术是在为MBSFN传输预留的下行载波中使用一个通用扰码。这样一来,3GPP就不必修改标准,因为99版本已经为FDD定义了同步网络运行。

    广播数据使用与MBMS相同的物理和逻辑信道结构传输,即MTCH、FACH、S-CCPCH以及MICH和MSCH等控制信道。MBSFN大幅提升了功率效率,以至于无线链路的限制因素已不再是功率,而是编码。因此,为充分利用所有可用的无线资源,版本7为MBSFNFACH引入了16QAM调制方案。为进一步增强UE接收机的信道估计能力,版本7还引入了一个使用同步信道(SCH)的时分导频信道。为大幅降低UE的电池耗电量,我们甚至可以在每一个发送时间间隔(TTI)中复用多种业务。

    3GPP建议进一步演进MBSFN运行方式,方法是引入下行优化广播(DOB)概念,作为不成对频段中3.84Mbps时分双工运行的一种特殊模式。

    DOB的工作原理和无线解决方案与MBSFNFDD的相同,这意味着它们的无线性能也相同。不仅如此,这还意味着使用不成对频段的运营商有多种很好的网络迁移方式可供选择。由于WCDMAMBMS和MBSFN有很多相同之处,DOB不会对UE和Node-B产生很大影响。因此,DOB是在不成对频段中部署MBSFN的理想选择。

    随着产品不断进步以及复杂的HSPA功能不断增多,UE和Node-B中的接收机结构也在不断改进,从而提升了系统性能和数据速率。

    3GPP对UE接收机提出的不断变化的要求也反映了这一发展趋势:版本6和7要求先进UE接收机使用:UE接收天线分集(UE接收机类型1);线性均衡器,如G-RAKE(UE接收机类型2);线性均衡器和UE接收天线分集,如G-RAKE2(UE接收机类型3,适合MIMO等技术)。

    版本8将要求更先进的接收机(类型3,G-RAKE2)能够消除干扰(UE接收机类型3i)。

    总结

    HSPA演进(3GPP版本7和8)可让运营商进一步提升WCDMA系统的性能,从而延长他们所投资设备的服务寿命。尤其是,HSPA演进规范引入了几个全新特性,从而提供更高的数据速率、更低的时延、更大的容量以及对VoIP和多播业务更好的支持。
 


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