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基于0FDM和MIM0的HSOPA技術(shù)

云知道

要害字:3GPP UMTS 運(yùn)營商　MIMO　放大器　互聯(lián)網(wǎng)　無線通信　接入網(wǎng)　網(wǎng)絡(luò)　802.11　DSL　頻譜利用率　射頻　IEEE　OFDM　CDMA　電池　天線　局域網(wǎng)　WLAN　HSDPA　WCDMA　QoS　寬帶
摘要：基于正交頻分復(fù)用（OFDM，Orthogonal frequency division multiplexing）和多入多出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）的高速OFDM分組接入（HSOPA，High-Speed OFDM Packet Access）是UMTS網(wǎng)絡(luò)中高速下行分組接入（HSDPA，High-Speed Downlink Packet Access）的下一步演進(jìn)技術(shù) 。
通過利用OFDM，MIMO技術(shù)，HSOPA可以提高頻譜效率，支持更多的用戶數(shù)目和更高的QoS保證，降低每兆字節(jié)的傳輸成本，從而大大的提高運(yùn)營商的商業(yè)競爭力 。
1、引言
在3GPPR5中引入了HSDPA技術(shù)，與R99相比它可以為用戶提供更高的下行數(shù)據(jù)數(shù)率（R99中最高的速率為2Mbit/s，而在R5中HSDPA的理論速率是14.4Mbit/s），因而可以為用戶提供更加豐富多彩的業(yè)務(wù) 。在HSDPA中它采用了一些新的技術(shù)，比如自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC，AdaptiveModulationCoding）、較短的幀長、多碼子操作、快速物理層HARQ（Hybrid-Automatic Repeat Request）和Node B快速分組調(diào)度等技術(shù) 。
但是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求也越來越高，因此學(xué)者們就提出了HSDPA的下一代演進(jìn)技術(shù)：HSOPA技術(shù) 。與HSDPA相比，HSOPA引入了兩種要害技術(shù)，一種是MIMO技術(shù)，通過空時(shí)處理MIMO可以提高系統(tǒng)容量和可靠性；另一種要害技術(shù)是OFDM，OFDM技術(shù)可以大大的提高頻譜效率，它已經(jīng)在WiFi（IEEE802.11）和WiMAX（IEEE802.16）中廣泛使用 。與只使用OFDM技術(shù)相比，將這兩種技術(shù)結(jié)合起來所能支持的用戶數(shù)將增加一倍 。HSOPA是HSDPA的演進(jìn)技術(shù)，從HSDPA到HSUPA（High-SpeedUplinkPacketAccess），最終演進(jìn)到HSOPA，其所能提供的數(shù)據(jù)速率和頻譜效率越來越高 。
HSOPA可以為不同用戶提供不同質(zhì)量的服務(wù)：對(duì)于那些金牌用戶，HSOPA可以為他們提供最高的數(shù)據(jù)傳輸速率；對(duì)于重要用戶，HSOPA可以為其提供中等的數(shù)據(jù)傳輸速率；而對(duì)于普通用戶而言，HSOPA只需為他們提供一般的速率就可以了 。
在HSOPA以前，OFDM和MIMO技術(shù)都沒有在標(biāo)準(zhǔn)的公眾蜂窩網(wǎng)上使用過，因此二者的結(jié)合是技術(shù)上的一種突破 。它可以實(shí)現(xiàn)更高的頻譜效率 。通過現(xiàn)有的試驗(yàn)來看，利用OFDM-MIMO技術(shù)，用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到40Mbit/s，這個(gè)速率幾乎是目前HSDPA峰值理論速率的4倍 。
2、HSOPA的目標(biāo)
在2005年4月北京召開的3GPP會(huì)議上，不同的制造商和運(yùn)營商對(duì)用于無線網(wǎng)絡(luò)中的OFDM-MIMO技術(shù)進(jìn)行了深入的探討 。大家一致認(rèn)為結(jié)合OFDM-MIMO技術(shù) 。HSOPA可以實(shí)現(xiàn)：
（1）增加無線頻譜效率：我們知道在WCDMA系統(tǒng)中其信道的帶寬是5MHz，其靜止環(huán)境下的最高數(shù)據(jù)傳輸速率是2Mbit/s，HSDPA的峰值理論速率也只有14.4Mbit/s，然而通過OFDM-MIMO技術(shù)，HSOPA的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到40Mbit/s，可以看出HSOPA的頻譜效率是非常高的 。
（2）支持更多的用戶數(shù)目：通過實(shí)際的系統(tǒng)測試，對(duì)于一個(gè)5MHz的載波，HSOPA所能同時(shí)支持的用戶數(shù)目可以超過100 。
【基于0FDM和MIM0的HSOPA技術(shù)】 （3）降低每比特的傳輸成本：由于HSOPA可以為用戶提供較高的傳輸速率和較多的用戶數(shù)目，因此其單位比特的傳輸成本將大大的降低，從而更加具有商業(yè)競爭優(yōu)勢 。
（4）改善用戶的通信體驗(yàn)：HSOPA可以大大減小數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)，例如對(duì)于ping一個(gè)同樣大小的數(shù)據(jù)包來說，HSOPA的延時(shí)是UMTS的1/6 。要達(dá)到這個(gè)要求需要對(duì)接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的修改，減小用于數(shù)據(jù)處理、傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù) 。
總之，為了實(shí)現(xiàn)上面的目標(biāo)，在HSOPA技術(shù)中，學(xué)者們提出了OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)的結(jié)合 。對(duì)于OFDM技術(shù)而言，它易于擴(kuò)展，可以克服多徑衰落，從而無需復(fù)雜的均衡技術(shù) 。對(duì)于MIMO來說，它通過多根收發(fā)天線可以大大提供系統(tǒng)的傳輸容量，從而提高無線頻譜效率 。同時(shí)，利用空時(shí)編碼技術(shù)可以明顯的改善數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。

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