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王京:3G发展的瓶颈

王京:3G发展的瓶颈

各位代表下午好!下午也算给大家换换口味,前一段讲技术的东西不太多,我这儿因为讲到B3G技术方面的东西,我主要分下面几个方面,一个是介绍背景,另外讲到B3G技术,看到目前情况下,目前已经掌握的东西,对未来的需求方面,哪些是限制我们发展的东西,介绍一下瓶颈。

  我尽量把技术说的通俗易懂,希望大家不至于打瞌睡。

  为了解决所谓瓶颈问题,下面举两个例子来说明我们是如何来考虑未来B3G或者三代以后的技术。

  我这边叫做分布无线通信系统,另外管它叫做星座交叠技术。 背景大家可能看过无数遍了,有关对B3G技术的描述,一个更高的信息速率,从100M到一个G,另外就是频谱效率,需要更高的频谱效率,第三就是功率效率,就是我们现在终端功率能力,也是有限的。 大概百毫瓦的能力。

  更高的用户的密度和更高德吞吐量,对信息速度率要求很高。

  为了满足这样一些需求,我下面列了几个技术,也就是这些技术,是我们大家现在所研究的技术,可能好多人已经听说过,比如多载波的技术,OFDM,还有QAM的调制技术,以及AMC自适应调节编码技术,还有LDPC,具有更好指标和性能的编码方法。以及多用户检测,还有多天线的MIMO系统,这些技术是我们有可能使用的一些技术。

  我们看一下第二个问题,就是说我们有了这样一些技术,有了这样一些需求,我们看一下哪些东西会限制我们, 实现我们刚才讲的需求,从传输技术本身,实际上对我们来说是有限制的。

  这一块,我列了我们现在应该说大家已经使用过的,或者将要使用的四个技术,最早就是模拟的TACS,还有数字GSM,还有WCDMA,还有HSDPA。

  这个列了他们的比如信道带宽,包括需要的C/IDB,这个是工作的时候需要的最低门限要求,另外就是频率复用系数,小区之间频率重复使用的可能性。

  我的频率复用系数TACS要求是7,GSM要求是4,WCDMA要求是1,HSDPA当然这是一个例外,实际上它在复用唯一的时候,它的覆盖范围不可能提供这种11兆比的信息速率,把模拟那一块等效于话音大概10比特每秒。

  我们看频谱效率,何以看一下对于TACS来说是0.05,单位是比特每秒每赫兹,还有GSM,WCDMA,和HSDPA的这张表我画了一个图,大家比较清楚,这是信息热里常用的图,横轴在信息论里是载干比,把小区周围引入的干扰折成一个噪声引用进来,纵轴是每比特每秒每赫兹。

  我们看一下,这个上面的蓝线就是先容极限对单电户最高的性价比的信道容量。

  看一下底下的这几条线,是针对不同的频率复用系数,比如我用一个频率复用系数等于7的,实际上频谱效率只有原来的1/7,所以就除了7,得到这个, 你在频谱复用系数等于7的时候,最高就是这么一个容量,这个时候等于4,我们可能会工作到这个容量的边缘, 但是反过来看,我们看这张图,当你频率复用悉数不一样的。所以这些点,我用红点标出来,那也就是说,你做的再好的系统不可能越过这个虚线,实际看看我们的系统,这个TACS在这个地方,GSM在这个地方,WCDMA更好一些,这个是我们技术不断演进的结果,HSDPA在这个地方,但是这个地方实际上也是有代价的。

  我们现在实际上处于这样一个端口上,我刚才说的这些需求,就是频谱效率要做到两比特或者十比特每秒每赫兹的话,我们往哪里走,我们处于这样一个点上往哪里走,我这儿分析有两条路可以走,一个是由这边继续往上走,再往上走,现在大家很多都知道MIMO多天线,能把这条线往上移,随着天线的数量一直往上移,另外一条路就是往这边走,条件是什么呢?

  也就是我现在画的是一个载干比,把周围的干扰作为噪声搁进去了,实际上不是噪声,既然不是噪声就可以用一些技术把它去掉,就是所谓的干扰抵消技术,这样我是可以延着这条线继续往高的载干比这边走, 实际当中,真正在做的,比如说R6里,实际上我刚才说的,HSDPA更高的频谱效率,它实际上不可能在小区的边缘提供,可能只能在中心附近提供,这是受到一个干扰,

  可以获得更高的频谱效率,这是我下面技术所要做的。

  临小区干扰载干比就是零,不可能工作的。只能到小区中间,这个时候外边干扰小了,小区功率强了。

  你在小区边缘也就是384水平,另外受到功率限制,我们的手机,实际上要想把一个10兆比的信息从一个几公里之外传到基站来,这是一个不得了的功率,手机是承受不了的。

  实际上,我们在刚才说到的,已经用到了一些概念,比如蜂窝是重复使用这个频率,实际上用了所谓空间划分,把不同的频率放在不同的空间上。

  蜂窝里可以增加容量,通过减少小区尺寸增加容量,另外通过减小尺寸,也可以减少手机的发送功率,也可以提高信息速率。

  这个条件是不是可以无限制使用下去呢?这个是不是可以呢?

  答案是否定的,刚才考虑小区的干扰的时候,实际上我们做了很多假设,一个假设就是我们认为电波在空间传播, 一般情况下,自由空间传播就是按照平方衰减,在这种情况下,实际上作为我们小区规划来说,是非常不错, 为什么你这个小区到另外一个小区平滑衰减这个时候很慢,另外小区的干扰提高了。

  我们在城市环境下,一般是按照4次方甚至更高的次方衰减,这个时候有周末的楼阻挡,衰减可能变得很快,这边这条线,实际上画了一个什么东西呢?

  就是传输损耗是按照距离的平方,三次方四次方还是按照什么衰减。这边就是传输损耗,这个是按照四次方衰减,这个是按照平方衰减,你可以看到,当我按照平方衰减的时候,这个时候它的干扰非常大的。为什么会考虑平方呢?

  如果小区非常小之后,它的衰号就是平方衰减了。这个时候可能就是平方衰减,这个小区减小以后就会发生,如果发生了就会出现右边的曲线,小区尺寸在比较大的时候,减少小区尺寸容量是增加的,当你小到一定尺寸,容量反而会降低。

  基于这样的情况,我们提出一种系统,叫做分布无线通信系统,我们再看一下系统演进的情况,我想前面可能会有很多人介绍这个,比如说专门讲无线传输这一块,从R99到R5的时候,系统结构对于传输来说,发生重要的变化,我们认为原来是这种分层结构的,就是左边这个,核心网RNC,一个RNC控制若干个NodeB,到R5之后,把RNC换成基于IP物理结构的,在物理层面靠扁平结构,完成RNC共冷, 任何一个NodeB理论上可以连接在任何一个RNC上,NodeB还会有演进的方式吗?

  我们建议把NodeB分为两个,一个是NodeA和和NodeC。真正的就是NodeA+NodeB+NodeC。

  实际上天线靠网络把它连接到若干计算单元上,这样就没有了NodeB,这个NodeB是虚拟的,任何NodeA加上一个NodeC,就组合成任何一个NodeB,

  这个时候没有蜂窝的概念,蜂窝在这里变成虚拟蜂窝,以移动台为中心的若干天线组合,就是你一个蜂窝。 我这儿实际上画了这样一个例子,就是用这种方式来做,为什么要用这样一个系统呢?

  实际上讲到刚才小区和小区之间的干扰问题,如果说想把这个载干比这条线往右边移的话,必须把干扰去掉。

  那个干扰来自于什么呢?来自于周围的小区,要想去掉的时候,周围的小区必须联合处理,才能把干扰去掉,才能把曲线往右移,

  如果想构建处理非常容易,这个系统是非常合适的,基站之间不需要交换更大的信息,只是靠天线解决传输问题,对不同的天线进行联合处理,就完成了对小区周围的干扰抵消等等这些功能。

  左边这条线大家可以看到,这是不同足的。这个红的这条线是什么呢?这是我在小区变小了之后,衰耗不是按照三次方衰减,是按照四次方衰减,蓝的是按照四次方衰减的。

  当你衰耗指数从4变到3的时候,容量变小了,当我增加联合处理的信号的天线的时候,增加到了两根是这样,到了四根就是这样,也就是说,当我联合处理天线能够达到四根的时候,你这个按照距离衰耗的指数你可以从4到3,容量基本没有变化。

  在一的时候,就相当于什么呢?就相当于传统的蜂窝,以一个天线一个天线单独处理,两个时候就是两个小区联合处理。四个天线就是四个小区联合处理。

  另外一个好处可以看一下,我们传统的,现在做的MIMO做一个比较,画出一个得到,这个地方是公共的,比方说是半径四百米,把四根天线放在中间,性外一个把四根天线散开,散到四百米之内,会出现这样一个结果,分布无线通信系统,把容量的平台给抬升了,最低容量提高了,那么MIMO系统,在边缘的时候,肯定服务质量比较差,容量下去了,但是峰值会比较高。这个就是有关分布无线通信系统,另外一个技术我想介绍一下,就是所谓的星座交叠,也是利用了小区中间的这个地方干扰小,小区边缘地方干扰大这样一个特点,我们先看一下,大家可能比较熟悉的东西,就是AMC,就是自适应的调制编码,在小区中间的位置离基站比较近,离其他地方比较远,相同的功率下,我们可以用64QAM。

  边缘地方,我们由于离基站比较远,外边干扰多了,自己噪声多了,这个时候只能用的BPSK。
在系统里一般用时分,一个A一个B来切,在我们推荐系统里,我们叫做星座交叠,我不时分,我功率划分,我把两个信号叠加在一起,同时来发,可以是一样的信号,也可以是不一样的。在A和B两个信号是不一样的,离基站比较近的A用16QAM来做,近的地方我收到信号是什么呢?

  是这个信号,也就是说有16QAM信号,远端是这样一个信号,实际上引入了一定的多用户干扰,这两个信号叠加在一起干扰了,但是我们看一下这个干扰很容易去除,比如第一个A点接触的时候,载干比非常强,很容易把BPSK去掉了。

  在远端的时候,由于这个时候噪声起或者其他的干扰噪声起到很重要的作用的时候,就不用去,一判就能把BPSK信号判断出来,简单一琢磨就能琢磨出来,实现容量的倍增。

  我们做了一个比较和TD—SCDMA系统比较,吞吐量比较,如果一个BPSK就是64QAM,最后是3.5bit/每秒每赫兹,如果星座交叠,这个时候吞吐量会达到5比特。

  最后结论,我想应该是有这么几条,一个就是无线纯属对我们整个系统的性能都应该说是用现在的这种直接简单的技术来提升整个性能的话, 实际上非常有限,我们需要引入其他的关键上的突破。

  挖掘多维信息,突破传统的正交分割,以前考虑的时候,首先考虑如何划分它,做一个正交的,两者互不干扰,引入多用户干扰抵消。

  DWCS是突破的传统蜂窝概念,实际是一种广义的MIMO和蜂窝,带来得好处,我们看到了可能会比蜂窝来得更好的容量,而且干扰抑制程度要好,CO是将功率资源作为信息传输的一维来考虑,采用简单多用户抵消技术,实现多用户复用。

  我们大家知道,可以通过时间来划分来传,通过频率域来划分用户来传,都是可以的。

  实际上所谓的星座交叠实际上用了功率域。用两个功率差来传信息。可以用简单的多用户干扰抵消技术,可以实现多用户复用。我的报告就到这里,谢谢各位!
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