McWiLL技术及其应用

2007-10-16 10:39:32来源: 电子产品世界
1、McWiLL系统概述

McWiLL(Multi-Carrier Wireless Information Local Loop,多载波无线信息本地环路)是国内自主研发的移动宽带无线接入(BWA)系统,也是SCDMA综合无线接入技术的宽带演进版。

1.1 系统指标

McWiLL为全IP架构,全面支持固定、便携以及全移动模式下的语音、数据和多媒体业务,支持切换和漫游,终端最大移动速度可达120 km/h,主要系统指标如下。

●多址方式:CS-OFDMA(码扩正交频分多址);

调制方式:QPSK、8PSK、16QAM和64QAM自适应;

基站系统射频信道带宽:5 MHz;

●工作频段:400 MHz、1800 MHz、3300 MHz;

●单基站吞吐量:峰值净吞吐率15 Mbit/s(5 MHz);

●单基站语音业务容量:支持300个并发语音信道;

●覆盖半径:市区2~3 km,郊区8~13 km,链路预算>160 dB;

●输出功率:最大输出功率2 W;

接收灵敏度:-114 dBm/单信道,-93 dBm/满载。

1.2 关键技术

McWiLL采用了CS-OFDMA、增强型智能天线、软件无线电、自适应调制编码、动态信道分配等关键技术,具有覆盖范围广、数据吞吐量高、并发用户容量大、1×1同频组网等特点。

(1)CS-OFDMA

CS-OFDMA是SCDMA与OFDMA技术的有机融合。这种融合的多址技术既能克服传统CDMA系统在宽带数据传输时由扩展频谱引起的严重码间干扰,又可以有效对抗频率选择性衰落和相邻小区的干扰,从而实现窄带语音和宽带数据的可靠传送。

(2)增强型智能天线

在SCDMA系统智能天线技术的基础上,McWiLL采用增强型空间零陷等优化方案,能够自适应地将无线电信号导向期望的方向,使天线主波束对准接收用户,同时将零陷对准其他小区用户,从而降低外泄干扰强度。McWiLL增强型智能天线能选择性地接收移动/用户信号并删除或抑制干扰信号。如果在某方向探测到一个干扰源,系统就会在此方向产生一个零陷,从而使接收信号质量最佳化。McWiLL的增强型零陷技术大大提高了系统抗干扰能力,可以抑制比信号最多强20 dB的干扰。

(3)软件无线电

在McWiLL系统中,基站、用户终端的射频收发机与基带电路的接口是高速A/D或D/A变换器,全部基带信号的处理是在数字信号处理器中由软件完成的。当基于软件无线电开发新设备时,只需进行软件修改,这样就减少了设计、制造和测试时间,从而使产品更快上市。目前基于软件无线电技术,信威公司已经快速开发出工作在各种频率的McWiLL产品以及多模终端。

(4)自适应调制编码

McWiLL系统能够根据信道条件的变化,动态选择QPSK~QAM64调制方式以及不同码率的RS码、TURBO码和LDPC码,从而使系统吞吐量最大化。

1.3 端到端网络构架

McWiLL系统端到端的网络架构如图1所示。 

  图1 McWiLL端到端的网络架构

McWiLL系统由终端设备、无线系统以及网元管理系统(EMS)三个部分组成。其中,CPE、M-IAD、PCMCIA卡、宽带手机等终端完成用户端设备与无线网络的连接,基站系统完成用户终端与骨干网络的连接,语音业务汇聚网关与NGN配合提供大容量语音通信功能。EMS完成对无线系统中的所有终端设备、基站系统的设备管理、系统监控、权限管理、带宽分配等操作。

2、McWiLL系统的优势

McWiLL系统设计充分考虑了我国的国情,在无线覆盖、同频组网、宽窄带业务融合、产品成熟度等方面优势明显。

2.1 链路预算高

McWiLL采用业界领先的智能天线技术,通过空间波束赋形提高链路预算,8阵元智能天线系统下行链路预算可提高18 dB,上行链路预算可提高9 dB。同时,针对智能天线特性进行信令协议设计,这样可使McWiLL系统的链路预算达到160 dB以上,比其他宽带无线系统高约15 dB。

较高的链路预算带来明显的优势:一是系统拥有更大的无线覆盖范围,如果覆盖区域相同,那么与其他宽带无线系统相比,McWiLL基站需要的数量更少,建网和维护成本更低;二是McWiLL系统比其他系统提供更高的衰减余量,从而提升NLOS传输性能和室内覆盖效果。例如,河北电信在廊坊安装了7个基站,达到了该城市80%的室内覆盖和几乎100%的室外覆盖。

2.2 真正1×1同频组网

由于无线频率资源非常宝贵,且BWA所要求的频率资源比语音通信系统多数10倍,因此对BWA系统来说,1×1同频组网尤为重要。

CS-OFDMA、智能天线零陷、动态信道分配等技术相结合,可使McWiLL真正实现1×1同频组网,只需5 MHz频率资源,即可大规模组网,且大规模同频组网性能稳定。CS-OFDMA的码扩功能有很强的抗邻区同频干扰功效,在物理层和高层协议上进行特殊设计后,可使智能天线的空间零陷技术得到最大程度的发挥,并可消除邻区同频干扰。在以上两种技术无法消除同频干扰的情况下,可采用动态信道分配技术克服同频干扰。McWiLL系统的同频组网性能已经在河北电信、江西电信、山西网通、首都机场等试验网中得到验证。

2.3 超大语音业务容量及提供宽窄带融合业务

McWiLL实现了高效语音和数据业务的融合,空中接口对语音业务采用特殊处理模式,有效避免了VoIP带来的大带宽开销和语音质量(因无线传输环境变化)的不可控制。在5 MHz带宽内,McWiLL系统

能够提供15 Mbit/s的数据吞吐量或300路双向并发语音,且实现语音和宽带数据业务同半径覆盖。

运营商可在一张McWiLL网络中提供高端移动数据、中低端语音以及企业用户的语音和数据综合接入,还可灵活调整业务承载比例。McWiLL用于农村,既可很好地满足当前农村电话普及的要求,又能随着农村信息化的深入实现村村上网。

2.4 产品成本低且成熟度高

McWiLL产品采用“大基站小终端”的设计思想,与其他宽带无线基站相比,基站成本基本相当,但终端产品成本远低于其他宽带无线终端,接近GSM和大灵通终端成本,并能同时支持语音和宽带数据业务。

2004年,McWiLL固定版本商用。重庆移动McWiLL试验网于2004年4月开始试运营,至今一直运行稳定。McWiLL全移动版本于 2006年年底推出,CPE、PC卡、M-IAD、无线伴侣、MEM模块等系列化终端已经面市,目前正在进行大规模的商用试验网建设。

2.5 国家授权频率及SCDMA现有的用户基础

在频谱资源方面,作为SCDMA的宽带演进技术,McWiLL继承了SCDMA综合无线接入系统的空中接口射频特性,拥有国家授权的 1785~1805 MHz频率资源。McWiLL采用软件无线电架构,原有的SCDMA窄带系统可以平滑演进到McWiLL,现网约400万的SCDMA用户无需更换终端即可接入McWiLL网络。

3、应用案例

McWiLL系统自推出以来,已建设了很多商用试验网。例如,贵州McWiLL农村党员干部现代远程教育示范网,首都机场及空军某机场商用试验网等。下面以青岛国际帆船赛试验网为例介绍McWiLL的应用。

在2006年8月青岛国际帆船赛上,奥运会帆船委员会(简称奥帆委)采用了信威公司的McWiLL系统实现海上比赛现场的视频监控。青岛奥运帆船赛共有A、B、C、D、E共5个海域赛区,A、B、C、D共4个赛区采用BWA。覆盖海域的两个基站分设在海情大厦和网通大厦,两个站点距离为3 km,采用单扇区同频组网方式。实测显示,基站覆盖距离达17.5 km,基站天线无缝覆盖了A、B、C、D共4个赛区,如图2所示。 

  图2 赛区地理位置

分别设立三个视频监控点,用于实时观察赛事情况,并实现了在“起点船”上移动上网以及制证中心10台电脑的联网办公。整个赛程,移动视频监控清晰流畅,Internet接入高速稳定。

在国际帆船赛比赛中,还从未有过以无线方式实时传送海上比赛视频的先例。此次国内自主宽带接入技术成功服务奥运赛事,成为国际帆船赛的一大亮点,并获得一致好评。

关键字:载波  链路  终端  调制

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/rfandwireless/200710/16263.html
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