未來移動通信基站體系結(jié)構(gòu)——定性理論、方法與實踐.pdf

1、移動通信基站是移動通信網(wǎng)中的關鍵設備，而基站體系結(jié)構(gòu)決定基站的系統(tǒng)級構(gòu)建方式和整體運行機制，是基站系統(tǒng)設計從理論到工程的關鍵環(huán)節(jié)，受無線通信理論、無線網(wǎng)絡架構(gòu)、設備商設計制造、運營商建設運維等多方面需求因素的影響，也對基站的性能和質(zhì)量有著重要作用。
　　 隨著3G移動通信全面商用，開始向LTE、IMT-A等標準演進，未來移動通信基站的研發(fā)即將開始。然而，作者在承擔多個國家863項目，為各種未來移動通信先進技術研究提供試驗基站和試

2、驗系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，已有的2G、3G基站體系結(jié)構(gòu)存在問題，不能滿足4G系統(tǒng)需求，迫切需要研究能支持未來移動通信的新型基站體系結(jié)構(gòu)。
　　 但是，經(jīng)過調(diào)研、檢索發(fā)現(xiàn)，雖然業(yè)界已經(jīng)實際設計實現(xiàn)了大量基站，但還缺乏對基站體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究，甚至“基站體系結(jié)構(gòu)”的概念都缺乏明確定義，難以指導新型基站的設計實踐。所以，本文首先定義了“基站體系結(jié)構(gòu)”的概念及相關的四個基本構(gòu)成要素。然后系統(tǒng)研究四要素間的相互關系，面向工程實踐需要，建立了基站體系結(jié)

3、構(gòu)的定性理論。然后用以指導未來移動通信基站體系結(jié)構(gòu)的設計與實現(xiàn)，從而構(gòu)造出多個面向未來移動通信的移動通信基站系統(tǒng)。
　　 理論的主要內(nèi)容概述為：
　　 基站體系結(jié)構(gòu)理論的主要研究對象是移動通信基站體系結(jié)構(gòu)，即通過研究基站體系結(jié)構(gòu)四要素：無線計算任務、算法、計算資源、互連與傳輸間的系統(tǒng)級相互關系，研究基站的系統(tǒng)級構(gòu)建方式和整體運行機制。
　　 基站的本質(zhì)是并發(fā)多無線信號流的計算處理設備?；静捎貌⑿刑幚矸绞浇鉀Q單體

4、計算資源能力有限與系統(tǒng)級計算任務需求間的矛盾，完成系統(tǒng)級計算任務。并行處理設計的核心是系統(tǒng)級計算任務的時間空間分解與解耦，依據(jù)是算法鏈路、數(shù)據(jù)處理協(xié)議和單體計算資源的能力粒度。
　　 計算任務對資源的需求隨用戶在多小區(qū)的空間分布和標準間的分布等因素動態(tài)變化，采用動態(tài)可重配置計算資源，以資源池的方式組織，采用統(tǒng)計復用的方式統(tǒng)一管理、分配和調(diào)度計算資源，可以更有效地適應基站內(nèi)及基站間系統(tǒng)級計算任務的動態(tài)變化，提高計算資源使用效率。<

5、br>　　 基站中的互連機制連接所有的計算資源和接口資源，傳輸代表計算任務和計算結(jié)果的信號或數(shù)據(jù)，是構(gòu)造基站系統(tǒng)并使整體協(xié)調(diào)運行的關鍵要素。改進的交換式互連網(wǎng)絡和分組數(shù)據(jù)傳輸機制可以解決現(xiàn)有基站體系結(jié)構(gòu)的問題，滿足未來基站系統(tǒng)在MIMO、分布式天線/網(wǎng)絡、并行處理、動態(tài)可重配置、計算任務分配與計算資源動態(tài)調(diào)度等多方面的需要。
　　 作為基站體系結(jié)構(gòu)理論的實證性應用，本文根據(jù)對IMT-Advanced、LTE等未來移動通信標準的

6、需求分析，提出了未來移動通信基站體系結(jié)構(gòu)并應用于863 B3G-TDD、863 Gbps等移動通信試驗系統(tǒng)，所完成的各基站系統(tǒng)均在實際無線環(huán)境或外場試驗網(wǎng)成功運行。
　　 作為系統(tǒng)研究移動通信基站體系結(jié)構(gòu)的第一篇博士論文，本文的主要創(chuàng)新和貢獻在于：
　　 1.首次建立了系統(tǒng)完整的基站體系結(jié)構(gòu)理論、方法體系并應用于工程實踐驗證；
　　 2.根據(jù)未來無線資源分配的特點，提出新的基站計算資源分配調(diào)度算法和基站間資源調(diào)度

7、的思想，具有更高的計算資源使用效率和用戶容量；提出了新的基站互連網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)傳輸機制BSIN，可以更好地滿足未來移動基站中MIMO、分布式天線、分布式網(wǎng)絡等技術的需要；
　　 3.提出面向未來移動通信標準的新型移動通信基站體系結(jié)構(gòu)；
　　 4.應用所提出的基站體系結(jié)構(gòu)設計理論與方法，設計實現(xiàn)了面向LTE的“863”B3G-TDD基站和終端系統(tǒng)，成功構(gòu)建出國內(nèi)首個基于分布式無線網(wǎng)絡、具有4G移動通信基本特征的多小區(qū)多基站移動

8、通信網(wǎng)絡，在移動條件下實現(xiàn)了高速多媒體移動通信，傳輸速率達100Mbps。
　　 5.應用所提出的基站體系結(jié)構(gòu)設計理論與方法，設計實現(xiàn)了面向IMT-Advanced的“863”Gbps無線傳輸技術試驗基站，首次在國內(nèi)實現(xiàn)了Gbps量級移動通信系統(tǒng)的無線傳輸試驗，實現(xiàn)了數(shù)十路高清視頻圖像的實時并行傳輸，有效支持了中國LTE-A、IMT-A技術與標準的研發(fā)。
　　 本文立足于4G移動通信前沿科研和工程實踐的問題與需求，面向L