LMDS系統(tǒng)調(diào)制方式及載波帶寬的選擇

魏忠和

　　對于LMDS系統(tǒng)而言，調(diào)制方式對系統(tǒng)性能有著很大的影響，因此，選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制技術(shù)十分關(guān)鍵。以下我們將以大唐LMDS產(chǎn)品為例探討采用QPSK和16QAM自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的合理性。此外，系統(tǒng)載波帶寬的選擇也對系統(tǒng)的性能有著重要的影響，因?yàn)椋�不同的載波帶寬會有傳輸性能上的差異及制造成本上的不同，如何根據(jù)業(yè)務(wù)的需要從多個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡選擇是值得探討的問題。

調(diào)制方式的選擇

　　多數(shù)LMDS系統(tǒng)產(chǎn)品采用QPSK（或4QAM）和16QAM自適應(yīng)調(diào)制方式，部分產(chǎn)品僅使用QPSK（或4QAM）一種調(diào)整方式。大唐無線通信公司的R3000LMDS系統(tǒng)采用了QPSK和16QAM自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)及RS前向糾錯，接收機(jī)門限在BER＝10－9

　　時(shí)分別是－77dBm/16QAM和－83.3dBm/QPSK，兩種調(diào)制方式在系統(tǒng)參數(shù)相同的情況下，衰落儲備差6.3dB。有人認(rèn)為從抗雨衰能力的角度出發(fā)，16QAM技術(shù)并不可取，這種看法是片面的。因?yàn)椋瑢σ粋�(gè)特定的降雨區(qū)要求可用性指標(biāo)達(dá)到99.99％時(shí)，最大通信距離必然是按QPSK調(diào)制方式下估算的，如果同樣在這個(gè)距離上使用16QAM調(diào)制方式時(shí)，可用性指標(biāo)將劣化到95％，這就意味著LMDS系統(tǒng)可以在95％的時(shí)間內(nèi)工作在16QAM方式下，也就是在95％的時(shí)間內(nèi)在14MHz帶寬上可傳輸36Mbps速率信號，僅在5％的時(shí)間段因降雨調(diào)整到QPSK方式下工作，此時(shí)，在14MHz帶寬上僅可傳輸16Mbps速率信號，相比之下，單純采用QPSK（或4QAM）調(diào)制方式的系統(tǒng)，在同樣距離上99.99％的時(shí)間，在14MHz帶寬上，都只能傳輸16Mbps速率信號，兩者的優(yōu)劣自然是十分清楚的。當(dāng)然上面在16QAM方式下的可用性數(shù)據(jù)僅是一個(gè)設(shè)計(jì)期望值，實(shí)際情況會因不同氣候區(qū)而異，大唐無線通信公司的R3000LMDS系統(tǒng)16QAM與QPSK自適應(yīng)轉(zhuǎn)換的判決區(qū)間是SNR＝（16～25）dB。

　　在考慮到16QAM與QPSK兩種調(diào)制方式下，傳輸速率相差一倍的因素時(shí)，凡具有這種性能的LMDS系統(tǒng)對用戶業(yè)務(wù)的QoS保證應(yīng)有相應(yīng)的策略。有的LMDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)定了一個(gè)載波允許IP業(yè)務(wù)應(yīng)用的帶寬上限，其他帶寬用于最高優(yōu)先級的專線業(yè)務(wù)，有的LMDS系統(tǒng)設(shè)有安排IP業(yè)務(wù)的帶寬上限，在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)需要小心。即當(dāng)以專線業(yè)務(wù)為主的應(yīng)用時(shí)，其可用帶寬應(yīng)以QPSK方式下的傳輸速率為依據(jù)，或當(dāng)既有專線業(yè)務(wù)，又有IP業(yè)務(wù)時(shí)，可以在一個(gè)載波上，按QPSK條件下安排一定的專線業(yè)務(wù)帶寬，在16QAM條件下，按CoS等級為不同用戶的IP業(yè)務(wù)分配帶寬，如果專線業(yè)務(wù)帶寬不足，或承諾帶寬業(yè)務(wù)較多時(shí)，可通過增加扇區(qū)載波數(shù)量的方法予以解決。當(dāng)然，在不同降雨區(qū)，業(yè)務(wù)帶寬分配策略可以靈活運(yùn)用。

　　在合理的安排策略下，在降雨期間，隨降雨強(qiáng)度的逐漸增加，IP業(yè)務(wù)將會根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級的設(shè)置自動調(diào)整其吞吐量，而專線業(yè)務(wù)帶寬仍會得到保證，但誤碼性能會逐漸變差，直到因降雨強(qiáng)度過大，因SNR惡化到QPSK門限以下，則所有業(yè)務(wù)將會中斷。

載波帶寬的選擇

　　根據(jù)YD/T1186－2002《接入網(wǎng)技術(shù)要求－26GHzLMDS本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)》的規(guī)定，LMDS系統(tǒng)的載波帶寬可以選擇3.5MHz、7MHz、14MHz和28MHz，選擇哪種載波帶寬主要是根據(jù)業(yè)務(wù)需要而定，不同的載波帶寬除了可支持業(yè)務(wù)的能力不同外，還會影響到傳輸性能上的差異及制造成本上的不同，運(yùn)營商可以根據(jù)實(shí)際需要從多個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡。以14MHz和28MHz兩種載波帶寬進(jìn)行比較時(shí)，如果兩個(gè)產(chǎn)品均在QPSK調(diào)制方式下，14MHz可支持16Mbps傳輸凈速率，而28MHz可支持32Mbps傳輸凈速率；若均在16QAM方式下，則14MHz可支持36Mbps傳輸凈速率，28MHz可支持52Mbps傳輸速率。當(dāng)單個(gè)遠(yuǎn)端站接口需要的業(yè)務(wù)速率高于40Mbps時(shí)，當(dāng)然采用28MHz/16QAM方式的產(chǎn)品是合適的。但值得注意的是，如果載波帶寬采用28MHz，且只能工作在QPSK方式下，那么14MHz/16QAM與28MHz/QPSK兩者在業(yè)務(wù)速率上是相同的。若在14MHz/16QAM和28MHz/QPSK兩種方式上權(quán)衡，可以考慮的因素大致如下。

1.與可用性相關(guān)的接收機(jī)門限。

　　在數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)中，門限比特差錯率BER＝10－3

　　條件下，歸一化信噪比（Eb/No）16QAM要比QPSK差約7dB，那么，在接收機(jī)噪聲系數(shù)和噪聲帶寬相同情況下，16QAM調(diào)制方式比QPSK調(diào)制方式的接收機(jī)門限電平要惡化約7dB。如果用16QAM＠14MHz與QPSK＠28MHz兩者比較，在相同的接收機(jī)噪聲系數(shù)下，后者的噪聲帶寬增加了一倍，因此兩者的接收機(jī)門限僅差約4dB。這也就是說，當(dāng)考慮采用QPSK以適應(yīng)雨衰引起的不可用性問題，再將占用帶寬提高一倍以提高傳輸速率的權(quán)衡設(shè)計(jì)中，實(shí)際上付出了接收機(jī)門限比QPSK＠14MHz方式惡化了3dB的代價(jià)，與16QAM＠14MHz方式相比對抗雨衰性能上的改善并不十分明顯。這種情況下，只有在采用QP�睸K＠28MHz方式的同時(shí)，發(fā)信功率相應(yīng)比16QAM＠14MHz系統(tǒng)再提高3dB才是有意義的。

2.16QAM＠28MHz方式的選擇。

　　如果選用28MHz載波帶寬，采用QPSK/16QAM自適應(yīng)調(diào)制方式開展設(shè)計(jì)，那么，QPSK＠28MHz方式前面已經(jīng)作過詳細(xì)說明。而16QAM＠28MHz方式，顯然又比16QAM＠14MHz方式接收機(jī)門限惡化了3dB，如果LMDS系統(tǒng)在16QAM/14MHz方式下接收機(jī)門限為－77dBm的話，那么16QAM/28MHz方式下接收機(jī)門限僅為－74dBm，與QPSK＠14MHz相比接收機(jī)門限有近10dB的差距，這對在沿海地區(qū)LMDS系統(tǒng)應(yīng)用的抗雨衰特性帶來嚴(yán)重威脅。

　　16QAM＠28MHz在內(nèi)陸地區(qū)雨衰不十分嚴(yán)重的環(huán)境下是可以考慮采用的。因?yàn)樵谶@種方式下，單載波可支持52Mbps接入速率，對于大客戶要求一個(gè)端口接入速率大于40MHz的應(yīng)用是有利的。但在目前運(yùn)營商的業(yè)務(wù)需求中，這種單端口要求如此高帶寬的情況并不多見。

3.單載波28MHz帶寬與頻譜規(guī)劃的關(guān)系。

　　在LMDS系統(tǒng)商用試驗(yàn)期間，運(yùn)營商可獲得的頻率資源約為2×56MHz。隨著業(yè)務(wù)擴(kuò)展，頻率資源不足時(shí)獲得2×112MHz資源的條件是有可能達(dá)到的。在2×56MHz可用帶寬條件下，基站扇區(qū)之間及小區(qū)之間的頻譜規(guī)劃可以有兩種方式。

　　載波帶寬14MHz的頻譜規(guī)劃：將56MHz帶寬分為4個(gè)載頻F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，將4個(gè)載頻分為兩個(gè)載頻組，即F1F3或F2F4，相鄰扇區(qū)采用不同載頻組。在一個(gè)基站內(nèi)載頻組可以復(fù)用。

　　載波帶寬28MHz的頻譜規(guī)劃：56MHz帶寬只能支持兩個(gè)載頻工作，相鄰扇區(qū)采用不同載頻，在一個(gè)基站內(nèi)載頻可以復(fù)用。

　　在頻譜規(guī)劃方面，到底采用14MHz載波好些，還是采用28MHz載波好些，一個(gè)直觀的評估是，28MHz載波帶寬其接收機(jī)濾波器的噪聲帶寬必然比14MHz載波帶寬的接收機(jī)濾波器的噪聲帶寬要大一倍，無論在抗同頻干擾，還是抗鄰頻干擾的能力上必然也要差。根據(jù)國外一些知名公司的研究報(bào)告分析，在LMDS系統(tǒng)的頻譜規(guī)劃中，為了解決同城域不同運(yùn)營商之間的鄰頻干擾問題，建議兩個(gè)運(yùn)營商在相鄰載頻上，各自留出14MHz的保護(hù)帶以支持28MHz載頻帶寬的業(yè)務(wù)應(yīng)用，這就充分說明了應(yīng)用28MHz載頻帶寬對頻譜規(guī)劃所帶來的影響。

　　當(dāng)然，在保證門限電平惡化1dB的條件下，同頻信干比與鄰頻信干比的指標(biāo)是與制造商的發(fā)射頻譜及接收濾波器指標(biāo)密切相關(guān)的，針對每個(gè)制造商的LMDS產(chǎn)品實(shí)際測試指標(biāo)去進(jìn)行頻譜規(guī)劃設(shè)計(jì)才是可靠的。

摘自《人民郵電報(bào)》