IMT-Advanced 空中接口

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1、摘要IMT-Advanced系统是ITU给B3G移动通信系统的正式名称，预计于2010年前后开始商用。本文从该系统空中接口的协议参考模型入手，按照层次关系分别介绍了各协议层中关键技术的研究成果，并对其候选技术方案进行了比较。关键词B3GIMT-Advanced空中接口1引言IMT-Advanced系统是ITU给B3G移动通信系统的正式名称，其目标是成为3G和E3G之后的下一代移动通信系统。预计于2010年前后开始商用，2015年开始大规模部署。该系统在低速移动的室内和室外环境中，将提供高达1Gbit/s

2、的小区吞吐量；在中高速移动的广域环境下，将提供最高100Mbit/s的峰值速率。2空中接口的概念及其性能要求空中接口（AirInterface）是指用户终端（UT）和无线接入网络（RAN）之间的接口，它是任何一种移动通信系统的关键模块之一，也是其“移动性”的集中体现。IMT-Advanced的空中接口，在设计思想上是基于ITU-RM.1645建议，其设计目标是：以用户为中心；技术上灵活；成本上可行。IMT-Advanced系统中典型应用场景有三种：广域场景，其小区覆盖大，业务量中等；大城市场景，其小区覆

3、盖中等，业务量高；本地场景，其小区覆盖小，业务量高。IMT-Advanced系统根据不同的应用场景，对空中接口提出了不同的性能要求（见表1）。此外，为了支持链路自适应技术和时延敏感性强的应用，空中接口还要在时延性能上满足表2所列出的参数。3空中接口的关键技术空中接口中的技术种类繁多，这里先介绍协议参考模型，然后按照层次关系，分别介绍各协议层中的关键技术。3.1协议参考模型IMT-Advanced系统空中接口的协议参考模型，自上而下由四部分组成：无线资源管理层（RRM）、无线链路控制层（RLC）、媒体接入

4、控制层（MAC）和物理层（PHY）。在确保为高层协议提供统一的接口封装的前提下，为了实现“以用户为中心”的目标，即根据不同的用户需求来提供相应的服务，空中接口的各个协议层（除RLC层外）又被进一步划分为通用部分和特殊部分。这样，每个协议层可以根据不同的用户需求来调用不同的协议子层，优化无线资源的利用，同时对高层协议屏蔽了底层用户需求的细节。3.2物理层物理层位于协议参考模型的最低层，承载全部上层应用，它所含技术种类繁多（包括调制技术、编码技术、双工方式以及射频实现等），且复杂度高。物理层技术的发展就是移

5、动通信系统发展的标志。（1）空间处理空间处理能给系统带来性能上的增益，主要是通过空间分集、空间复用、空分多址（SDMA）和干扰抑制等技术来实现的。空间分集通过在独立信道上传输相同的数据，来提高传输的可靠性，因此它可以有效克服信道衰落的影响。波束赋性（Beamforming）能够通过SDMA来区分一个小区内（或多个小区之间）的多个用户，使其共享相同的时频资源。干扰抑制是通过在下行链路中进行预编码来增强多用户环境中的频谱效率。（2）前向纠错（FEC）技术在众多前向纠错技术中，卷积码（CC）、并行级联卷积码（

6、PCCC）和低密度奇偶校验码（LDPC）这三种编码技术是最热门的IMT-Advanced系统候选技术。目前的研究结果表明，CC码适用于长度短的小块数据（几百比特），LDPC码适用于长块数据，而双二进制（Duo-Binary）PCCC码的性能虽然对数据长度不十分敏感，但对中等长度的数据块的性能更为出色。对于长块数据，LDPC码的优势是纠错性能强、功耗低。（3）调制技术随着调制技术不断发展，多载波调制越来越受到人们的关注。它在频谱效率和传输信息量的性能上，明显优于单载波方式，但这不是选择调制方式的唯一标准。

7、调制方式的选择还要综合考虑上下行链路的特点以及实现成本等多方面因素。●OFDM调制OFDM（正交频分复用）是一种非常优秀的多载波调制技术，已经被广泛用于多种无线系统中，如IEEE802.11，DVB等，它也将作为IMT-Advanced系统的下行链路的物理层调制技术。OFDM的主要优点是：频谱利用率高；能够很好地克服多径传播的影响；从基带处理的角度看，实现复杂度低。然而，目前OFDM技术还存在的一些问题：OFDM时域信号的特点是峰均功率比（PAPR）很高，这对于射频部分的高功率放大器（HPA）来说是一个

8、挑战。OFDM对时间和频率上的同步要求非常高，但从总体来看，这不足以限制OFDM的应用，我们可以找到合适的（低复杂度）算法来确保同步精度。OFDM的性能对Doppler频移比较敏感，如果在一个符号周期内信道变化显著的话，高的载波间干扰（ICI）将导致OFDM性能的急速下降，这对OFDM的参数设计问题提出了较高的要求。但从目前的研究成果来看，对于高速移动的场景（移动速率80m/s、载波5GHz）OFDM技术是可行的。●单载波调制在频率选择性信