一、概述
1、關于MB-OFDM UWB技術
多帶正交頻分復用(MB-OFDM,Multi Band OFDM)是高速超寬帶(HR-UWB)無線接口的一種實現方式,是屬于基于載波的高速超寬帶無線通信技術。它最早是由德州儀器(IT)公司開發的。它采用的MB-OFDM技術中,每個子帶被劃分成若干個等間隔的窄帶子信道,借助逆快速傅里葉變換/快速傅里葉變換(IFFT/FFT)進行OFDM調制/解調。因此,MB-OFDM系統具有頻譜利用率高、符號持續時間長的特點,借助于循環前綴(CP)可以克服多徑信道引入的時延擴展。結合跳頻技術、交織技術,MB-OFDM系統可以進一步在時域和頻域獲得分集增益。因此,MB-OFDM技術被用于高速超寬帶(HR-UWB)無線通信系統的一種空中接口,而高速超寬帶(HR-UWB)無線系統又多被用于高速無線個域網(HR-WPAN)中。
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我們知道,MB-OFDM UWB技術是由早期的MBOA聯盟(由德州儀器(IT)公司發起)向IEEE 802.15.3a提交的HR-UWB空中接口提案,但由于與另一個技術提案DS-UWB的標準無法達成一致,最終使IEEE 802.15.3a標準無果,使得MB-OFDM UWB技術未能成為IEEE 802.15.3a標準。
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2、MB-OFDM UWB技術的國際標準
后來在MBOA聯盟與WiMedia聯盟合并后,在WiMedia聯盟的努力下,基于MB-OFDM技術的HR-UWB空中接口的WiMedia聯盟所編制的規范被國際標準化組織(ISO)認可,接納為國際標準,在2007年3月ISO發布了ISO/IEC 26907:2007《信息技術-系統間的通信與信息交換-高速超寬帶PHY和MAC規范》,目前在2009年進行了第1次修訂,若要詳細了解該版本標準的請查閱下附件1-2。
附件1-2:ISO/IEC 26907:2009《信息技術-系統間的通信與信息交換-高速超寬帶PHY和MAC規范》
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3、MB-OFDM UWB技術的我國國家標準
在2011年1月,我國修改采用(MOD)了ISO/IEC 26907-2007,首次發布了GB/T 26229-2010《信息技術 系統間遠程通信和信息交換 無線高速率超寬帶媒體訪問控制和物理層規范》的國家標準。它規定了一種無線網絡的分布式媒體訪問控制(MAC)子層和物理層(PHY),包含有采用MB-OFDM的技術和采用雙載波的技術。適用于固定的、便攜的、移動的設備,這些設備主要工作在有限的個人空間(10 m左右),提供最高可達480 Mbit/s的傳輸速率。若要詳細了解該國家標準的請查閱下附件1-3。
附件1-3:GB/T 26229-2010《信息技術 系統間遠程通信和信息交換 無線高速率超寬帶媒體訪問控制和物理層規范》
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4、MB-OFDM UWB技術的我國通信行業標準
在2015年,我國非等效(NEQ)的采用了ISO/IEC 26907-2009,又首次發布了YD/T 2873.1《基于載波的高速超寬帶無線通信技術要求 第1部分:MB-OFDM空中接口物理層》的通信行業標準,專門規定了MB-OFDM空中接口物理層的相關技術要求。包括PLCP功能要求、物理層的基本指標要求、收發信機的要求等。下述將以該通信行業為基礎,簡要的介紹MB-OFDM UWB空中接口物理層的相關技術要求,若要詳細了解YD/T 2873.1標準具體全部內容的請查閱下附件1-4。
附件1-4:YD/T 2873.1-2015《基于載波的高速超寬帶無線通信技術要求 第1部分:MB-OFDM空中接口物理層》
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二、物理層實體
MB-OFDM空中接口物理層定義的實體有三個,包括物理層匯聚協議(PLCP)子層、物理介質關聯(PMD)子層和物理層管理實體(PLME)。這三個實體的作用詳見下表2中。
表2:MB-OFDM空中接口物理層的實體
三、PLCP子層的技術要求
物理層匯聚協議(PLCP)子層是MB-OFDM空中接口物理層的重要實體,它簡化了物理層與MAC層之間的服務接口。在YD/T 2873.1中的第6章規定了PLCP子層的技術要求,包括PLCP子層前導與報頭、卷積編碼與比特交織、星座映射與OFDM調制等,構成了PSDU(物理層服務數據單元)轉換成PPDU(PLCP協議數據單元)的方法,具體內容詳見標準原文,即見附件。
四、物理層基本指標要求
1、支持的數據速率種類
MB-OFDM空中接口物理層所支持的數據速率種類詳見下表4-1中,分為必選項(3項)和可選項(5項),最低為53.3Mbit/s,最高為480 Mbit/s。
表4-1:MB-OFDM空中接口物理層所支持的數據速率
2、工作頻率與頻段分配
YD/T 2873.1規定的MB-OFDM空中接口物理層的工作頻率是在3.1GHz~10.6GHz頻譜內。該頻譜又分為14個頻段,每個頻段帶寬528MHz;前12個頻段分為4組,每組3個頻段;后2個頻段形成第5個頻段組。另外,還把其中3個頻段定義為第6個頻段組。系統應至少支持以上頻段組的其中一個。頻段組劃分的具體情況詳見下圖4-2。圖中給出了頻段組編號,其中第6個頻段組涵蓋9、10、11號頻段。
圖4-2:MB-OFDM空中接口物理層頻段的劃分
每個頻段有128個子載波,其中使用的子載波為122個,包含100個數據子載波,10個保護子載波和12個導頻子載波。通過頻域擴展、時域擴展和FEC編碼來區分不同的數據速率。FEC卷積碼的編碼速率為1/3、1/2、5/8和3/4。
其中心頻率fc與BAND_ID編碼nb的關系式為下式,下表4-2給出了頻段組的分配情況,包括每nb對應的中心頻率(fc)、高頻點和低頻點。
fc(nb)= 2904 + 528×nb(MHz) nb = 1,2,…,14
表4-2:MB-OFDM空中接口物理層頻段的分配
另外,每個頻段組使用10個不同的時域碼來定義邏輯信道。在YD/T 2873.1中給出了頻段組1~6的時域碼TFC以及相應的基礎序列及前導。
3、物理層定時
物理層定時的要求包括:物理層定時參數;幀間距參數;接收/發射轉換時間; 發射/接收轉換時間;連續發送時間間隔;頻率切換時間等的要求,具體要求見YD/T 2873.1原文,即見附件。
五、物理層收發信機指標要求
在YD/T 2873.1中分別給出了MB-OFDM空中接口物理層的收信機和發信機的技術指標要求。其中兩者的指標參數名稱匯總于下表5中;具體指標值的要求見標準原文(即見附件)。
表5:MB-OFDM空中接口物理層的收信機和發信機的技術指標名稱
另外,我國通信行業標準YD/T 2237對UWB設備的技術要求專門作出了相應的規定。
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上述介紹的是基于載波的高速超寬帶無線通信技術中采用MB-OFDM的空中接口物理層,由于MB-OFDM的空中接口有其顯著的特點而被廣泛采用。通信人可以在下述附件的各種標準中了解其更多。但基于載波的高速超寬帶無線通信技術中,還可采用單載波和雙載波技術的空中接口。
欲具體了解采用單載波和雙載波的空中接口物理層通信行業標準要求的請進入。
另外,高速超寬帶(HR-UWB)無線通信系統,還有基于脈沖的高速超寬帶(HR-UWB)無線通信系統,那么:
欲進一步了解基于脈沖的高速超寬帶無線通信系統的空中接口物理層要求的請進入。