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基于0FDM和MIM0的HSOPA技术

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要害字:3GPP UMTS 运营商　MIMO　放大器　互联网　无线通信　接入网　网络　802.11　DSL　频谱利用率　射频　IEEE　OFDM　CDMA　电池　天线　局域网　WLAN　HSDPA　WCDMA　QoS　宽带
摘要：基于正交频分复用（OFDM，Orthogonal frequency division multiplexing）和多入多出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）的高速OFDM分组接入（HSOPA，High-Speed OFDM Packet Access）是UMTS网络中高速下行分组接入（HSDPA，High-Speed Downlink Packet Access）的下一步演进技术 。
通过利用OFDM，MIMO技术，HSOPA可以提高频谱效率，支持更多的用户数目和更高的QoS保证，降低每兆字节的传输成本，从而大大的提高运营商的商业竞争力 。
1、引言
在3GPPR5中引入了HSDPA技术，与R99相比它可以为用户提供更高的下行数据数率（R99中最高的速率为2Mbit/s，而在R5中HSDPA的理论速率是14.4Mbit/s），因而可以为用户提供更加丰富多彩的业务 。在HSDPA中它采用了一些新的技术，比如自适应调制编码（AMC，AdaptiveModulationCoding）、较短的帧长、多码子操作、快速物理层HARQ（Hybrid-Automatic Repeat Request）和Node B快速分组调度等技术 。
但是随着互联网技术的不断发展，人们对数据传输速率的要求也越来越高，因此学者们就提出了HSDPA的下一代演进技术：HSOPA技术 。与HSDPA相比，HSOPA引入了两种要害技术，一种是MIMO技术，通过空时处理MIMO可以提高系统容量和可靠性；另一种要害技术是OFDM，OFDM技术可以大大的提高频谱效率，它已经在WiFi（IEEE802.11）和WiMAX（IEEE802.16）中广泛使用 。与只使用OFDM技术相比，将这两种技术结合起来所能支持的用户数将增加一倍 。HSOPA是HSDPA的演进技术，从HSDPA到HSUPA（High-SpeedUplinkPacketAccess），最终演进到HSOPA，其所能提供的数据速率和频谱效率越来越高 。
HSOPA可以为不同用户提供不同质量的服务：对于那些金牌用户，HSOPA可以为他们提供最高的数据传输速率；对于重要用户，HSOPA可以为其提供中等的数据传输速率；而对于普通用户而言，HSOPA只需为他们提供一般的速率就可以了 。
在HSOPA以前，OFDM和MIMO技术都没有在标准的公众蜂窝网上使用过，因此二者的结合是技术上的一种突破 。它可以实现更高的频谱效率 。通过现有的试验来看，利用OFDM-MIMO技术，用户的数据传输速率可以达到40Mbit/s，这个速率几乎是目前HSDPA峰值理论速率的4倍 。
2、HSOPA的目标
在2005年4月北京召开的3GPP会议上，不同的制造商和运营商对用于无线网络中的OFDM-MIMO技术进行了深入的探讨 。大家一致认为结合OFDM-MIMO技术 。HSOPA可以实现：
（1）增加无线频谱效率：我们知道在WCDMA系统中其信道的带宽是5MHz，其静止环境下的最高数据传输速率是2Mbit/s，HSDPA的峰值理论速率也只有14.4Mbit/s，然而通过OFDM-MIMO技术，HSOPA的数据传输速率可以达到40Mbit/s，可以看出HSOPA的频谱效率是非常高的 。
（2）支持更多的用户数目：通过实际的系统测试，对于一个5MHz的载波，HSOPA所能同时支持的用户数目可以超过100 。
【基于0FDM和MIM0的HSOPA技术】 （3）降低每比特的传输成本：由于HSOPA可以为用户提供较高的传输速率和较多的用户数目，因此其单位比特的传输成本将大大的降低，从而更加具有商业竞争优势 。
（4）改善用户的通信体验：HSOPA可以大大减小数据的传输延时，例如对于ping一个同样大小的数据包来说，HSOPA的延时是UMTS的1/6 。要达到这个要求需要对接入网的结构进行必要的修改，减小用于数据处理、传输的网络节点的个数 。
总之，为了实现上面的目标，在HSOPA技术中，学者们提出了OFDM技术和MIMO技术的结合 。对于OFDM技术而言，它易于扩展，可以克服多径衰落，从而无需复杂的均衡技术 。对于MIMO来说，它通过多根收发天线可以大大提供系统的传输容量，从而提高无线频谱效率 。同时，利用空时编码技术可以明显的改善数据传输的可靠性 。

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