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基于MB-OFDM技术的HR-UWB空中接口物理层的相关技术要求

浏览:4283  来源:通信人在线  日期:2020-08-28

一、概述

1、关于MB-OFDM UWB技术

多带正交频分复用(MB-OFDMMulti Band OFDM)是高速超宽带(HR-UWB)无线接口的一种实现方式,是属于基于载波的高速超宽带无线通信技术。它最早是由德州仪器(IT)公司开发的。它采用的MB-OFDM技术中,每个子带被划分成若干个等间隔的窄带子信道,借助逆快速傅里叶变换/快速傅里叶变换(IFFT/FFT)进行OFDM调制/解调。因此,MB-OFDM系统具有频谱利用率高、符号持续时间长的特点,借助于循环前缀(CP)可以克服多径信道引入的时延扩展。结合跳频技术、交织技术,MB-OFDM系统可以进一步在时域和频域获得分集增益。因此,MB-OFDM技术被用于高速超宽带(HR-UWB)无线通信系统的一种空中接口,而高速超宽带(HR-UWB)无线系统又多被用于高速无线个域网(HR-WPAN)中。

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我们知道,MB-OFDM UWB技术是由早期的MBOA联盟(由德州仪器(IT)公司发起)向IEEE 802.15.3a提交的HR-UWB空中接口提案,但由于与另一个技术提案DS-UWB的标准无法达成一致,最终使IEEE 802.15.3a标准无果,使得MB-OFDM UWB技术未能成为IEEE 802.15.3a标准。

欲详细了解IEEE 802.15.3a关于HR-UWB标准化过程介绍请进入

2MB-OFDM UWB技术的国际标准

后来在MBOA联盟与WiMedia联盟合并后,在WiMedia联盟的努力下,基于MB-OFDM技术的HR-UWB空中接口的WiMedia联盟所编制的范被国际标准化组织(ISO)认可,接纳为国际标准,在20073ISO发布了ISO/IEC 269072007《信息技术-系统间的通信与信息交换-高速超宽带PHYMAC规范》,目前在2009年进行了第1次修订,若要详细了解该版本标准的请查阅下附件1-2

附件1-2ISO/IEC 269072009《信息技术-系统间的通信与信息交换-高速超宽带PHYMAC规范》

欲具体了解MBOA联盟与WiMedia联盟介绍的请进入

3MB-OFDM UWB技术的我国国家标准

20111月,我国修改采用(MOD)了ISO/IEC 26907-2007,首次发布了GB/T 26229-2010《信息技术 系统间远程通信和信息交换 无线高速率超宽带媒体访问控制和物理层规范》的国家标准。它规定了一种无线网络的分布式媒体访问控制(MAC)子层和物理层(PHY),包含有采用MB-OFDM的技术和采用双载波的技术。适用于固定的、便携的、移动的设备,这些设备主要工作在有限的个人空间(10 m左右),提供最高可达480 Mbit/s的传输速率。若要详细了解该国家标准的请查阅下附件1-3

附件1-3GB/T 26229-2010《信息技术 系统间远程通信和信息交换 无线高速率超宽带媒体访问控制和物理层规范》

欲具体了解GB/T 26229标准及相关标准情况的请进入

4MB-OFDM UWB技术的我国通信行业标准

2015年,我国非等效(NEQ)的采用了ISO/IEC 26907-2009,又首次发布了YD/T 2873.1《基于载波的高速超宽带无线通信技术要求 1部分:MB-OFDM空中接口物理层》的通信行业标准,专门规定了MB-OFDM空中接口物理层的相关技术要求。包括PLCP功能要求、物理层的基本指标要求、收发信机的要求等。下述将以该通信行业为基础,简要的介绍MB-OFDM UWB空中接口物理层的相关技术要求,若要详细了解YD/T 2873.1标准具体全部内容的请查阅下附件1-4

附件1-4YD/T 2873.1-2015《基于载波的高速超宽带无线通信技术要求 1部分:MB-OFDM空中接口物理层》

欲具体了解YD/T 2873.x系列标准情况的请进入

二、物理层实体

MB-OFDM空中接口物理层定义的实体有三个,包括物理层汇聚协议(PLCP)子层、物理介质关联(PMD)子层和物理层管理实体(PLME)。这三个实体的作用详见下表2中。

2MB-OFDM空中接口物理层的实体

三、PLCP子层的技术要求

物理层汇聚协议(PLCP)子层是MB-OFDM空中接口物理层的重要实体,它简化了物理层与MAC层之间的服务接口。在YD/T 2873.1中的第6章规定了PLCP子层的技术要求,包括PLCP子层前导与报头、卷积编码与比特交织、星座映射与OFDM调制等,构成了PSDU(物理层服务数据单元)转换成PPDUPLCP协议数据单元)的方法,具体内容详见标准原文,即见附件。

四、物理层基本指标要求

1、支持的数据速率种类

MB-OFDM空中接口物理层所支持的数据速率种类详见下表4-1中,分为必选项(3项)和可选项(5项),最低为53.3Mbit/s,最高为480 Mbit/s

4-1MB-OFDM空中接口物理层所支持的数据速率

2、工作频率与频段分配

YD/T 2873.1规定的MB-OFDM空中接口物理层的工作频率是在3.1GHz~10.6GHz频谱内。该频谱又分为14个频段,每个频段带宽528MHz;前12个频段分为4组,每组3个频段;后2个频段形成第5个频段组。另外,还把其中3个频段定义为第6个频段组。系统应至少支持以上频段组的其中一个。频段组划分的具体情况详见下图4-2。图中给出了频段组编号,其中第6个频段组涵盖91011号频段。

4-2MB-OFDM空中接口物理层频段的划分

每个频段有128个子载波,其中使用的子载波为122个,包含100个数据子载波,10个保护子载波和12个导频子载波。通过频域扩展、时域扩展和FEC编码来区分不同的数据速率。FEC卷积码的编码速率为1/31/25/83/4

其中心频率fcBAND_ID编码nb的关系式为下式,下表4-2给出了频段组的分配情况,包括每nb对应的中心频率(fc)、高频点和低频点。

fcnb= 2904 + 528×nbMHz        nb = 1214

4-2MB-OFDM空中接口物理层频段的分配

另外,每个频段组使用10个不同的时域码来定义逻辑信道。在YD/T 2873.1中给出了频段组1~6的时域码TFC以及相应的基础序列及前导。

3、物理层定时

物理层定时的要求包括:物理层定时参数;帧间距参数;接收/发射转换时间; 发射/接收转换时间;连续发送时间间隔;频率切换时间等的要求,具体要求见YD/T 2873.1原文,即见附件。

五、物理层收发信机指标要求

YD/T 2873.1中分别给出了MB-OFDM空中接口物理层的收信机和发信机的技术指标要求。其中两者的指标参数名称汇总于下表5中;具体指标值的要求见标准原文(即见附件)。

5MB-OFDM空中接口物理层的收信机和发信机的技术指标名称

另外,我国通信行业标准YD/T 2237UWB设备的技术要求专门作出了相应的规定。

欲详细了解我国UWB设备相关技术要求的请进入

上述介绍的是基于载波的高速超宽带无线通信技术中采用MB-OFDM的空中接口物理层,由于MB-OFDM的空中接口有其显著的特点而被广泛采用。通信人可以在下述附件的各种标准中了解其更多。但基于载波的高速超宽带无线通信技术中,还可采用单载波和双载波技术的空中接口。

欲具体了解采用单载波和双载波的空中接口物理层通信行业标准要求的请进入

另外,高速超宽带HR-UWB无线通信系统,还有基于脉冲的高速超宽带HR-UWB无线通信系统,那么:

欲进一步了解基于脉冲的高速超宽带无线通信系统的空中接口物理层要求的请进入

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