分布式移动通信系统及其关键技术

一、引言

　　近十几年来，移动通信发展迅速，可用的无线频谱资源不断上移，无线信号的衰减愈发严重，小区半径不断缩小。随着移动通信的进一步发展，传统的蜂窝通信体制受到限制。这主要表现在：小区半径的不断缩小意味着基站密度增大，网络建设的成本增高。同时，频繁的越区切换造成空中资源浪费，频谱效率也因此降低。所以，研究新一代的移动通信系统，突破传统蜂窝体制的限制，以获取更高的频谱效率和更大的系统容量是很有必要的。

　　随着小区半径的不断缩小，一种直观的想法是简化基站的结构和功能，使之成为无线信号的收发装置和进行信号预处理的"无线信号处理单元"。现有的研究表明，分布式天线（Distributed Antennas）是移动无线通信中可以采用的天线子系统形式之一。在采用分布式天线的移动通信系统中，每个小区范围内有多个相距远大于载波波长、仅具有功放、LNA和变频、信号预处理等简化功能的无线信号处理单元。这些无线信号处理单元只需完成信号的收、发功能和进行简单的信号预处理，并通过光纤、同轴电缆或微波无线信道与核心处理单元（如基站）连接，在核心处理单元完成信号处理功能。

　　最简单的实现方案是每个小区在所有的无线信号处理单元上同时发射相同的下行链路信号，上行链路信号被小区内所有的无线信号处理单元接收并传送到中心处理单元。传统的蜂窝移动通信系统采用的单一天线可看作是分布式天线的一种极限情况。这种实现方案虽然简单，但是造成系统中的干扰增加，不利于系统容量的提高。

　　另一种方案是突破蜂窝小区的概念，在整个业务区域内用大量的无线信号处理单元来完成无线覆盖的分布式天线结构。仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信，这称为受控天线子系统。这种方案较为理想，但实现复杂度较高。

　　在采用RAKE接收机和空时域信号处理技术的CDMA无线接入通信系统中，分布式天线系统是很理想的天线子系统方案。当前的分布式天线系统应用研究主要是针对码分多址移动通信系统的。分布式天线既可以实现室内无线覆盖，又可以在室外移动无线通信系统中采用。与传统的单一天线相比，分布式天线具有如下优点：

　　●小区间干扰低，因而SIR高，系统容量大；

　　●内在的分集能力可以抗阴影效应，抗衰落，提高系统容量；

　　●切换性能全面提高，接收信号功率更高，切换次数降低；

　　●对其他通信系统的干扰小；

　　●在相同发射功率下覆盖的区域更大；

　　●在相同覆盖区域情况下，发射功率更低；

　　●实现任意形状的无线业务服务区更方便；

　　●信号在核心处理单元集中处理有利于无线资源的利用等。

二、分布式移动通信系统的体系结构

　　分布式移动通信系统由以下几个部分组成：

　　（1）无线信号处理单元 用于处理空中信号的接收和发射，并进行信号的预处理。

　　（2）"虚拟小区"中央控制器 作为"虚拟小区"的核心处理器，用于处理"虚拟小区"中的空中资源管理等。

　　（3）移动交换中心和其它核心网络设备 用于管理和控制虚拟小区的中央控制器，负责网络管理和用户管理等。

　　在分布式移动通信系统的各组成部分中，无线信号处理单元仅用于进行分布式接入和接收信号的预处理。这是因为在分布式移动通信系统中，无线信号处理单元之间的距离远大于载波波长，并且移动台距离无线信号处理单元的远近各不相同，移动台可能需要同时与数个无线信号处理单元通信。这种情况与3G中的发分集技术，以及智能天线技术所面临的通信环境均不相同，系统的多址方式和系统同步等成为需要解决的首要问题。考虑到移动台到无线信号处理单元的距离比较近，信号传播的时延差别比较小，由信号传播时延不同引起的同步问题可以通过信号设计、新的传输技术，以及空时分集接收等技术加以解决。

　　因此，对于分布式移动通信系统，从单个移动台的角度观察，类似于收发分集系统的信号。同时，可以采用2D RAKE接收机来处理空间分集信号，提高接收机的输出信噪比。从反向链路看，为了抑制干扰，提高系统容量，无线信号处理单元需要包括多用户检测和处理功能，以保证具有同时与多个用户通信的能力。即从网络看，各个无线信号处理单元具有相对独立的信号处理能力，从而构成分布式处理网络。这可以看成"分布式移动通信系统"中"分布式"更深一层的含义。

三、分布式移动通信系统中的关键技术

　　分布式接入和分布式信号处理是提高新一代移动通信系统容量和频谱效率的途径之一，但也是难点。分布式移动通信系统中的关键技术包括以下几种。

　　1.发分集与收分集技术

分布式移动通信系统与收、发分集技术密切相关。但是需要注意的