利用OFDMA加速可提升4G网络传输质量

OFDM的另一个好处是采用了先进的多天线信号处理技术。多输入多输出(MIMO)和波束成形(通常指AAS)是两种最常用的技术。

在MIMO中，系统接收来自不同发射天线的信号会有很大差异。在室内或建筑密集的都市，由于发射器和接收器之间存在许多反射和多径，因而这种情况很普遍。在这种情况下，每个天线可以相同频率发送另一个不同信号，而在接收器端通过信号处理还可恢复该信号。理解这种特性的一个简单方法是考虑一个标准的、有N个方程和N个未知量的方程组，可借助熟知的矩阵求逆技术来求解该方程组。以这种方式重复利用频率被称为Re-use1，同一频率在同一时间被用于不同信号。

而波束成形则是一种发射技术，它试图在接收器内为多个发射器形成一个一致架构。这种技术可在接收器端得到很高的信噪比(SNR)，另外，它还可提供更宽带宽或以相同发射功率实现更远距离。波束成形不是利用天线间的不同空气接触反射原理，而是对信号进行修改以使其统一。因此，波束成形对频率的重复利用与MIMO所用的方式不同。将频率分成不同的频段用于不同蜂窝单元被称为Re-use 3。

在一些应用中，可能结合MIMO和波束成形技术，尤其是在4天线系统中。一个理想的系统应根据其特性进行切换以便在不同模式运作。

图3：OFDM内的帧分配。

OFDMA介绍

OFDMA是为将OFDM技术从定点接入无线系统扩展为具有移动能力的真正蜂窝系统而开发出来的。其底层技术是相同的，更多灵活性是通过系统工作定义实现的。在OFDMA，子载波被组合成称为副信道的更大单元，这些副信道进一步被组合成可分配给无线用户的“突簇(burst)”。每个突簇分配可在帧间及该调制等级内改变，从而允许基站根据目前的系统需求动态调整带宽用法。

另外，由于每位用户只占用一部分带宽，所以根据目前系统需求还可调节每个用户的功率。服务质量(QoS)是另一个特性,可适用于不同用户的特殊应用(如：语音、流视频或因特网接入等)。

如上所述，OFDM和OFDMA允许系统容易地适应可用频谱。3GPP (LTE)和WiMAX系统发展的长期目标是支持带宽从1.25到20 MHz间的分配。此外，这两种系统都既支持时分又支持频分复用。所有这些灵活性将允许服务供应商根据市场需要在不同地区以不同方式推出不同的４G系统。

在4G无线网络的早期发展过程中，系统开发者开始考虑哪种方案最适合WiMAX以及其它基于OFDMA的设备。在许多方面，对早期无线应用的一般考虑同样适用于OFDMA：高计算性能、低功耗、编程灵活性、集成的高速外设、完善的软件平台及全面的开发工具。可满足这些需求的DSP供应商将能提供最适合4G网络的方案。例如TI的TMS320TCI6?87就是这样一种方案。它整合了3个1GHz C6?x+ DSP核、带有全部3MB片上存储器以及高速接口。

本文小结

向4G网络的转变给无线通信带来新的期待。4G网络的更快速度和分组传输将使高质量多媒体无处不在。实现这种高水平服务的关键就是新的无线接口――OFDMA，而使其得以实现的关键则是新一代DSP的高性能。通过将特定频谱分成多个子载波，OFDMA可提供需要相对较低功率的强劲信号，并可高效利用带宽。利用OFDMA，运营商可从更大的灵活性中受益，因为在相同的频谱下，它们可提供更多信道(包括高带宽信道)及更多种服务。目前，这些系统仍处在定义和原型开发阶段，不过，4G技术的关键部分已经就位，向无线通信新纪元的进军即将起步。