固定宽带无线接入网络的技术发展

　一、固定无线接入网的有利应用

　　近年来，通信用户对Internet上网的需求继续快速增长，而固定有线网（PSTN）加装不对称数字用户线（ADSL）和电缆调制解调器（cable modem）的建设进度不快，以致城市通信接入网最后一公里开始更多地考虑采用固定无线接入（FWA， Fixed Wireless Access）。当然，这将是宽带的无线接入网。所谓多点多路分配业务（MMDS，Multipoint Multichannel Distribution Service）的固定无线网，就是FWA的典型例子。它利用5GHz以下的频段，例如2.5GHz和3.5GHz，在一定地区范围内设立固定的收发信机基站（BTS，Base Tranceiver Station）。许多用户如除了原有的电话通信外，还急欲实现接Aintemet，以便与对方用户互通电子信函，并向适当网站经常索取大量数据信息，就可以充分利用上述的宽带FWA，在各自的办公室和住家地点的屋顶上安装适当的天线和收发信机，经过离他们较近的、约几公里距离的基站BTS，接入固定的城市通信网，达到所需的通信目的。这就不必完全依赖传统的铅包铜线电缆接入网，不必等待ADSL和modem的线路设备建设完成，而且无线FWA能够保证提供同样满意的服务性能，且具有建设快速、扩展便易、维护简单、成本不贵等优点，易于迎合广大通信用户的需求。在原来没有有线接入网的地区、或者新建有线接入网较艰难的地区，固定无线接入网更可发挥其优点，而被优先考虑建设应用。这就是近年来国际上大力推广这种技术的理由。但是，新建的固定无线接入网必然是宽频带的FWA，以迎合用户发展数据通信趋势的需要。事实上，移动通信的无线蜂窝网从现行的第二代进化为即将来临的第三代，以至稍远未来的第四代，也是重视建设和发展宽带网，迎合用户增多使用高速数据通信和接入Internet的实际需要
二、视线传输难以普遍推广

　　为了能够实际运用，固定无线接入网FWA必须广泛适应各种不同的地面情况。不论是何种地形、地区和多大的人口密度，都应能确保无线通信同样畅通无阻。而且，这种固定无线网与移动通信的无线蜂窝网相比，在传输数据速率能力，接入的可靠性以及频谱使用效率等方面都显示出它的优越性
三、非视线传输应予认真对待

　　为了推广固定无线接入网的应用以及扩展无线接入的频带宽度和传送数据速率，绝不能将固定无线接入局限于LOS，而是应该结合实际情况容许较多用户与基站之间利用非视线传输NLOS。据最新国际期刊报道：典型的NLOS-FWA要求具有传送数据速率达到6Mbit／s，频谱利用效率应为 2bit／s•Hz，而传输覆盖距离对于屋顶大线应该达到10km，墙壁大线5km，室内天线3km，它们的传输性能应该与有线网的DSL相仿，可靠性达 0.999
小区的覆盖面应该保证能对区内大多数用户可靠地服务。实际上，可靠性应该有两种，即覆盖可靠性和通路可靠性。全区以内应该有较多的，例如90％的用户获得最小必要的通路可靠性。所谓通路可靠性，是指通路的最大的故障概率，如数分组差错量在一定时间内超过预定值，就算是发生故障。对于Internet应用，如按照TCP／IP规约运行，则通路可靠性可从IP分组传输统计求得
四、固定无线接入网新技术

　　如上所述，下一代固定无线接入网将是采用非视线传输NLOS，这要求较高的系统性能，相应地，必然需要利用较新的技术。简单他说，物理层（PHY）将利用多付天线，实施分集传送和空间复用，并将利用不受时延差影响的调制方式，以便调制解调过程在信道受到损害时仍能有效地进行。而在媒介接入控制层（MAC），线路上实行重新发送和自适应调制以对付较高且变化多的误码率。总的目的是提高正确传送数据速率的能力
新型天线包含多付天线、附有智能的信号处理和编码技术。它们不仅用于每一基站，也同样安装在用户端。所以说，新的固定无线接入网必然普遍装用新型天线。而且，这种新型多付天线利用空间分集式（SD， Spatial Diversity），每一天线不会同时受到衰落的危害；它们加大阵列增益，而且改善通信系统的信噪比，由2-3付天线的空间分集，就可能比单独大线得到 10-15dB的改善。这些情况表明新型天线用了空间分集，可能扩展覆盖距离和便于频率再利用，又可能藉以降低功率放大器的成本和延长便携机中干电池的寿命。曾经对这样的新型固定无线接入系统做过实际测试，从结果得知，如每付天线相隔0.5-1个波长，就可能获得空间分集增益。例如在载波频率2.5GHz 的情况下，天线间隔6～12cm就有明显好处。如利用双极化天线，则天线间隔的要求降低
除了上述的空间分集SD，还可考虑利用频率分集（FD，Frequency Diversity）和时间分集（TD，Time Diversity）的技术。多载波正交频分多路（OFDM，Orthogonal FDM）系统就是由多路窄带的正交副载波同时传输，近年已有一些实际应用，证明有良好效果。本文前面曾提到的ARO见就是属于时间分集，已在有些固定无线接入网正式使用，表明对克服无线电波衰落引起的损害有一定好处。从实际性能测试的结果得知：适当利用分集技术和自适应调制技术，对于非视线传输的固定无线接入网确有明显的有益作用。用户端装置的天线不必精确对准基站，而是可以采用较宽束射的天线；由此引起的多途径影响，可以由AROF和分集技术来解决，得到满意的使用结果。