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MBFDD/MBTDD关键技术的研究

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作者：沈嘉
IEEE802.20技术是近期兴起的“准4G”无线通信技术之一，可以实现很强的系统性能 。
文章具体介绍了刚刚被IEEE802.20确定为主体技术方案的MBFDD/MBTDD方案中的要害技术，并将其与另几种“准4G技术”——WiMAX、3GPPLTE进行了对比 。
1、介绍
IEEE802.20标准定义的技术又称为移动宽带无线接入（MBWA）技术 。这项标准的制定在相当长的时间里陷于停滞 。但2004年，IEEE802.20标准的制定骤然加速 。在2006年1月召开的第17次会议上，Qualcomm公司提出的一个基于OFDMA的MBFDD/MBTDD技术方案被初步选为802.20的基本技术方案 。
此提案包括FDD和TDD的解决方案，分别称为MBFDD和MBTDD，可以支持5MHz到20MHz的带宽，实现用于许可频段的广域覆盖（包括宏小区、微小区、热点等各种应用场景）的移动通信系统 。MBFDD/MBTDD的性能指标（如峰值速率260Mb/s/20MHz）已经远远超出了IEEE802.20在建立之初制定的目标（2Mb/s/5MHz），形成了与WiMAX和E3G（3GPPLTE和3GPP2AIE）相互重叠、相互竞争的关系 。被选中的MBFDD/MBTDD技术局部融合了另一公司提出的“625k-MC”方案，但文章仅介绍MBFDD/TDD的主体方案 。
2、基本传输和多址技术
在物理层基本传输技术和多址技术方面，MBFDD/MBTDD将在上下行均采用OFDMA，这和WiMAX及Flash-OFDM相同，而LTE则在上行采用了SC-FDMA技术 。从双工方式上讲，系统可以支持FDD和TDD双工操作，TDD系统可支持上下行非对称操作 。
2.1基本参数设计
MBFDD/MBTDD采用了在同类OFDM移动通信系统中最小的子载波间隔9.6kHz，明显小于WiMAX、Flash-OFDM和3GPPLTE系统 。这使MBFDD/MBTDD系统有可能实现比其他OFDM系统更高的频谱效率（子载波间隔越小、CP开销越小、频谱效率约高） 。但同时，较小的子载波间隔理论上对多普勒频移更加敏感，因此可能需要解决对高速移动终端的支持问题 。
MBFDD/MBTDD系统的循环前缀（CP）长度比LTE系统略大（但比Flash-OFDM有所减小），在同等情况下，此系统有可能支持更大的小区覆盖范围 。
MBFDD/MBTDD系统采用了较短的物理帧长度（即TTI长度）0.91ms，说明MBFDD/MBTDD系统也很注重降低传输延迟，以支持VoIP、在线游戏等实时业务 。相对而言，WiMAX的TTI长度较大，更适合支持非实时数据业务 。但MBFDD/MBTDD系统的传输延迟相对LTE系统仍然略大，两次重传之间的间隔为5.5ms 。
另外，MBTDD系统采用尽可能频繁的上下行切换，以实现最小的传输延迟 。这样做可以尽快反馈重传信息，以尽快进行重传，从而缩短重传延迟 。但这种结构的代价是，需要插入大量的上下行切换间隔，这会造成一定的频谱效率损失 。
2.2跳频OFDMA技术
MBFDD/MBTDD系统支持跳频和非跳频（主要包括频域调度和频域分集两种模式）的OFDMA技术 。从资源分配的角度看，跳频和非跳频的主要区别在于，跳频系统的子载波是伪随机选择的，并在每个跳频周期结束时无条件的跳转到另一组子载波 。而非跳频系统使用的子载波是相对固定的，系统只有在频域调度机制下，改变子载波分配时，才会跳转到新的子载波组上继续发送 。
MBFDD/MBTDD采用的跳频包括两种跳频频率：符号级跳频和物理帧级跳频 。符号级跳频的跳频周期为2个符号长度，每个跳频周期使用一组离散的子载波（分布在整个带宽内） 。这种情况下，系统的导频符号也以跳频的方式和数据符号复用，从而支持整个带宽内的信道估计 。物理帧级跳频的跳频周期为1个物理帧长度，每个跳频周期使用一组（16个）相邻的子载波 。这种情况下，系统采用专用导频，即导频符号插入到一个资源块（1物理帧×16子载波）的指定位置，并随此资源块跳转 。

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