未來分布式無線通信系統發(fā)展趨勢

　　隨著3G技術的市場化不斷成熟，以及3G的演進技術（LTE、UMB）不斷取得新的突破和進展，對于下一代移動通信系統的研究也隨著IMT- Advanced計劃的啟動，在全球范圍內引發(fā)了一場熱烈討論。ITU-R為IMT-Advanced提供了一個全球范圍標準化的進度計劃[1]。從2007年到2008年初，主要的任務是通函，明確需求以及評估方法。在2008年初將在全球范圍內展開IMT-Advanced候選方案的征集工作，同時還會相應啟動具體的評估工作。

　　對于目前比較關注的頻譜問題，在剛結束的WRC 2007上進行了專門討論，最終ITU決定：在450MHz～470MHz、698 MHz～862 MHz、2300MHz～2400MHz、3400MHz～3600MHz頻段進行IMT地面業(yè)務頻率劃分。而在可能會對未來無線通信系統產生重大影響的技術領域中，網絡體系架構的演進則是重中之重的一個方面，它在很大程度上影響，甚至決定了其它方面的工作。從802.16e（Mobile WiMAX）到LTE[2][3]，我們看到的是網絡結構的扁平化正在成為趨勢，這是因為對系統處理時延越來越苛刻的要求，迫使我們不斷優(yōu)化網絡端的處理結構，提高系統信令處理的效率。

　　這種扁平化的趨勢使無線網絡的發(fā)展越來越趨向于類似于Internet一樣的網狀結構，而不再是傳統分層的樹型結構，Mesh、Relay等分布式無線通信技術逐漸成為未來分布式無線網絡的重要支撐技術。隨著分布式無線網絡的不斷發(fā)展，Mesh、Relay等概念已不再局限于傳統的全分布式無線多跳通信網絡中，它們既可以是全分布式的，也可以與集中控制結合。從而，面向下一代移動通信系統的分布式無線網絡將會是一種具有部分基礎設施網絡支撐的分布式無線網絡技術。一方面可以利用分布式無線通信技術的優(yōu)勢，另一方面可以為運營商提供一個可管理、可運營的通信系統。

　　1、下一代移動通信系統標準化現狀

　　1.1　WiMAX802.16x

　　在2007年10月，以802.16e為核心技術的WiMAX以OFDMA TDD WMAN的身份加入IMT-2000，成為3G標準的一員，一方面標志著802.16x技術正在得到傳統電信網絡標準化組織的認可，另一方面也表明分組通信技術對傳統電信網絡正發(fā)揮著越來越重要的影響。作為一種無線城域網絡技術，802.16e在支持寬帶數據業(yè)務方面有一定的優(yōu)勢，并且支持終端的移動性。為了改善網絡覆蓋性能，提升系統容量，在802.16e的基礎上，802.16j引入了分布式多跳中繼機制，同時保持與PMP模式的802.16e之間的兼容性。而802.16m則是802.16工作組啟動的一個新的針對802.16系列標準的補充標準。目標是對基于OFDMA技術的802.16無線城域網標準進行補充，提供一個在付費頻段上工作的高級空中接口，并成為由ITU-R主導的IMT-Advanced評估過程中的一個候選方案[4]。其中，明確提出要將智能中繼應用到802.16m網絡中，提供高性價比的高速數據速率覆蓋。

　　1.2　3GPP LTE（+）

　　為了應對來自WiMAX技術上的挑戰(zhàn)，3GPP于2005年初啟動了3G系統的長期演進計劃，又稱為LTE（Long Term Evolution）。以演進的接入技術E-UTRA和接入網E-UTRAN，滿足運營商和用戶不斷增長的需求，保持UMTS在未來移動通信領域的優(yōu)勢[2]。為了滿足LTE系統對數據速率以及頻譜效率方面的要求，在下行鏈路采用了與802.16e類似的OFDM技術，不同的是在上行鏈路采用了基于單載波的SC -FDMA，克服OFDM技術在上行鏈路峰均比控制復雜的難題。在網絡架構方面，LTE放棄了3G的UTRAN結構，完全由基站（eNode B）來組成E-UTRAN，基站間可以通過X2接口實現一種Mesh方式的多對多連接，而基站與核心網實體MME之間同樣可以通過S1-flex的方式實現一種類似Mesh的多對多連接。這樣的一種網絡結構可以減少信令交互產生的時延，有效實現網絡的負載均衡。而為了應對IMT-Advanced的需求， LTE的增強版LTE+也在醞釀之中。

　　1.3　WINNER

　　除了WiMAX和3GPP以外，由歐盟資助的WINNER項目同樣瞄準了為了第四代移動通信系統提供新的空中接口規(guī)范，凝聚了來自歐洲、北美以及亞洲的工業(yè)界和學術界的研究力量[5]。與前兩者不同的是，WINNER引入了GMC技術，從而實現對多種類型的多載波調制/多址技術的支持。結合多天線以及廣義MIMO-OFDM，實現了對時、頻、空域無線資源的充分挖掘。網絡架構方面，引入了無線多跳中繼技術，改善網絡的覆蓋質量，提升傳輸速率，解決高頻段（WINNER系統設計主要針對 3.4G Hz～5GHz頻段）無線覆蓋困難的問題。通過有效的協作機制和無線資源管理方案，實現與采用其他類型無線接入技術的系統之間的合作通信和頻譜共享。