后三代移動通信（Ｂ３Ｇ）若干關(guān)鍵技術(shù)的初步研究

摘要：世界移動通信的研究熱點已轉(zhuǎn)向B3G，其關(guān)鍵技術(shù)有：OFDM技術(shù)，MIMO技術(shù)，自適應編碼調(diào)制(AMC)技術(shù)等。是一組極有前途的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：B3G；OFDM；MIMO；AMC；空時編碼系統(tǒng)

中圖分類號：TN929文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)16-21212-02

After Three Generations of Mobile Communication(B3G) a Number of Key Technologies of the Preliminary Study

LI Ling-ling

(The Software Department of Panyu Institute Tec，Guangzhou 511483，China)

Abstract:The world of mobile communications research focus has shifted to B3G， its key technologies are: OFDM technology， MIMO technology， adaptive code modulation (AMC) technology. Is a very promising technology.

Key words:B3G;OFDM;MIMO;AMC;space-time coding system

1 后三代移動通信（B3G）概述

B3G的全稱是beyond 3G，即后三代移動通信。它以3G（第三代移動通信）為基礎，保留了3G的優(yōu)點，并對3G的不足予以改進，。B3G是系統(tǒng)的技術(shù)群組，涵蓋了無線用戶的接入到軟件無線電的硬件軟件實現(xiàn)，是一個龐大的技術(shù)體系，以實現(xiàn)個人通信為最終目標，以OFDM（正交頻分復用）技術(shù)為核心，差不多囊括了信息技術(shù)的全部核心內(nèi)容，各國政府、科研院所、著名高校以及實力雄厚的廠商都對其理論價值和商用前景表現(xiàn)出高度關(guān)注。

目前，世界移動通信的研究熱點已轉(zhuǎn)向B3G。因為盡管以CDMA（碼分多址）為核心的3G（第三代移動通信系統(tǒng)）進入商業(yè)化，其容量與質(zhì)量遠不能滿足日以增長的社會需求，為更好的支持多媒體業(yè)務、更快的進行因特網(wǎng)接入，必須發(fā)展數(shù)據(jù)率更高，頻譜效率更高，容量更大而且成本更低的無線通信系統(tǒng)，這就刺激了B3G的研究和發(fā)展。

國際電信聯(lián)盟ITU－T已經(jīng)開始了B3G的研究計劃，而研究B3G技術(shù)的關(guān)鍵是要關(guān)注以下五個方面，即移動網(wǎng)絡理論;無線資源管理;空中接口理論研究；軟件無線電；無線網(wǎng)絡的信息安全。B3G技術(shù)的主要標志是正交頻分復用（OFDM）技術(shù)，為了實現(xiàn)在復雜移動信道下的高速通信，其發(fā)射與接收端引入了多輸入多輸出（MIMO）的概念，這樣，研究3G的智能天線時可以與MIMO相結(jié)合；在后級處理中系統(tǒng)的聯(lián)合檢測技術(shù)，這使得B3G兼容了3G對多用戶檢測的研究成果，特別在多用戶多載波的B3G系統(tǒng)中可以獲得更好的效果。此外，在B3G中廣泛研究包括自適應比特分配、自適應功率分配和自適應調(diào)制（AMC）的自適應技術(shù)。B3G技術(shù)還深入探討了高速移動通信信道機理，建立起新的、更復雜的、但更接近實際的移動通信信道模型；在信號處理的最新研究成果基礎上，B3G技術(shù)把非平穩(wěn)、非高斯信號處理的理論應用到快衰落信道的信號當中，其研究成果肯定會帶動通信技術(shù)的革命性發(fā)展。

2 B3G的三項關(guān)鍵技術(shù)

1)OFDM技術(shù)。多載波傳輸技術(shù)是通信系統(tǒng)的基礎，它將系統(tǒng)的載波頻帶劃分為若干個互相分離的子信道，各載波的信號頻譜之間有一定的保護間隔，接收端通過濾波器把各個子信道分離之后接收所需信息。這樣不同信道之間互不干擾，但它的頻率利用率很低，當載波子信道數(shù)量很多時，很難設置大量分離各子信道信號的濾波器。OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。由于各子載波的正交性，各子載波的頻譜重疊并不影響接收端的解調(diào)，這樣利用OFDM技術(shù)傳輸高速信號，大大節(jié)省了寶貴的頻帶資源。目前，在新一代無線局域網(wǎng)技術(shù)標準中，即美國的IEEE802.11a和歐洲ETSI的HiperLAN/2中，均采用了OFDM技術(shù)。

OFDM系統(tǒng)首先要研究如何實現(xiàn)各子載波之間的嚴格同步，要定量研究子載波的頻率漂移對OFDM系統(tǒng)的影響，同時研究OFDM系統(tǒng)在頻率選擇性信道中的性能。還要研究如何解決OFDM系統(tǒng)中峰均比過高的問題。現(xiàn)在有一些減小峰均比的方法，如限幅類方法、編碼類方法、概率類方法，通過比較研究，選出不同情況下最有效果的方法。

2)MIMO技術(shù)。MIMO（multi-input multi-ouput）指的是智能天線技術(shù)領域的多輸入多輸出技術(shù)，它采用多個發(fā)射天線與多個接收天線，在不增加帶寬的情況下，可以成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。3G理論上能提供：室內(nèi)2Mbps；室外384kbps／步行、144kbps／車輛、9.6kbps／衛(wèi)星的移動多媒體通信業(yè)務。而現(xiàn)在各國著手研究的B3G技術(shù)組，預期下行鏈路速率達到10Mbit/s， 若成功地引入MIMO技術(shù)，下行速率可達20Mbit/s。

MIMO技術(shù)的發(fā)展?jié)摿o限，但也存在一些問題：如多天線之間的相關(guān)性降低了MIMO系統(tǒng)的信道容量，還有其系統(tǒng)并不絕對穩(wěn)定。研究MIMO系統(tǒng)離不開智能天線的研究，特別是在不同的信道條件下的信道容量的研究；還要研究空時編碼在MIMO系統(tǒng)中的應用，并分析MIMO系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3)自適應編碼調(diào)制(AMC)技術(shù)。自適應編碼調(diào)制(AMC)技術(shù)是智能技術(shù)在通信領域的應用。由于移動通信信道特性復雜，不同頻率、不同時間、不同地域信道的特性都不一樣，而移動通信中有多種編碼與調(diào)制的方案，不同的編碼與調(diào)制的方案抗噪聲性能不一樣，實現(xiàn)的復雜度也不一樣，如果能根據(jù)移動通信信道的具體特性選擇恰當?shù)木幋a與調(diào)制的方案，則可以節(jié)約通信資源，使得用戶獲得更高的信息速率。由于不是調(diào)整發(fā)射功率，而是調(diào)整編碼與調(diào)制方式來進行信道適應，所以系統(tǒng)中的干擾變化不再那么劇烈。

移動通信發(fā)展到今天，已經(jīng)產(chǎn)生了許多調(diào)制與信道編碼方案，如果把調(diào)制與信道編碼聯(lián)合起來考慮，能夠提高通信系統(tǒng)的抗干擾性能。研究不同移動信道環(huán)境下如何選擇編碼與調(diào)制方案，是極具研究價值的。

B3G是一組極有前途的技術(shù)，我國已經(jīng)在3G的研究方面取得了不少理論成果，并且提出了自己的移動通信標準（TD-SCDMA），與歐洲的WCDMA標準和北美的CDMA2000標準一起，被認為是最有希望成為第三代移動通信世界標準的候選標準。

B3G是一組理論性、系統(tǒng)性很強的技術(shù)。在研究的過程中，要全面考慮，既要注意B3G中單個技術(shù)的可行性，又要注意它與其它技術(shù)的兼容性，既要考慮B3G中單個技術(shù)的最優(yōu)性，又要考慮B3G的整體最優(yōu)性。