重大科技成果

实验室近年来,取得三方面的重大科技成果:1.面向4G的宽带TDD无线移动通信技术;2. TD-SCDMA及其增强型终端测试仪表;3.面向第四代移动通信系统的信道模型。

1.面向4G的宽带TDD无线移动通信技术

在宽带无线移动通信领域,研制1Gbps 4G系统代表了一个国家的研究实力和水平,具有重要的战略意义。Gbps不仅要求带宽更宽,还需研制提升频谱效率十倍以上的先进技术。实验室相关团队从2002年开始承担中国4G移动通信系统的研发工作。在基础理论研究及分析传统基站体系结构不足和4G移动通信技术需求的基础上,提出了一种时分双工分布式多天线多载波移动通信基站体系结构,由一个基站主体和多个远端射频单元组成。

在科技部863等计划及教育部的支持下,实验室团队在3G研发成果的基础上创造性地提出了面向4G的群小区理论,并取得了以高效无线传输、群小区网络架构与组网、4G无线信道测量及建模等为代表的一系列具有自主知识产权的理论与研发成果。2006年首先实现了峰值速率为100Mbps的TDD-OFDM-MIMO无线传输系统;2009年12月又完成了一次更高的跨越,实现了峰值速率为1Gbps的4G无线传输系统,其速率是3G系统的500倍,实测误码率达到了10-8,也是世界上首个点对多点的TDD Gbps无线传输系统。该成果在4G领域获专利42项,发表SCI论文50篇,被国内外标准化组织接纳提案40项。

图1.100Mbps速率的TDD无线移动通信试验系统

图2.Gbps速率的TDD无线传输试验系统及演示场景

2.第三代移动通信TD-SCDMA终端综合测试设备

我国3G标准TD-SCDMA(简称TD)在实施产业化时,由于是多厂商参与开发的系统,检验终端是否符合标准的一致性测试验证是产业链中关键一环,需要高端测试仪器提供支撑。而我国无线通信高端测试仪器历史上全部依赖进口,此时由于几个国际厂商的不作为使得产业链出现空白,造成在多方芯片组成的多方终端与多方网络系统联调时出现了终端故障定位不明、无法及时再现、无法量化等致命性问题,导致终端品质无法保证。基于上述问题,泛网部重实验室与北京星河亮点通信软件有限公司于2005年开发出了拥有完全自主知识产权的全球第一款商用的SP6010 TD-SCDMA终端综合测试仪,填补了产业链的空白,打破了国外厂商对无线通信终端测试仪器领域的垄断。该测试仪能够用于TD-SCDMA终端研发、生产、维修、认证各个阶段的测试,从而加快终端的生产和维护过程,同时获得更好的质量。SP6010采用模块化设计,频率范围高达2.5GHz,可以通过选配不同制式的硬件和软件模块,搭建适合需求的测试系统。SP6010一方面可以满足现有的2G、3G终端的测试任务,另一方面为未来的功能扩展预留了空间。

图3. SP6010 TD-SCDMA终端综合测试设备

完成TD终端高端测试仪器的关键要点之一是针对TD及增强型终端的多项测试要求、在平台和完整的网络协议模拟软硬件基础上根据真实的无线传播环境,设计出精确的、尤其是符合TDD特性的测量算法,满足终端认证系统需求。实验室与北京星河亮点通信软件有限公司于2009年研制出SP6200 TD-SCDMA终端无线资源管理(RRM)一致性测试仪。该测试仪通过模拟现网真实网络环境,验证终端在TD多小区网络以及2、3G融合网络下无线资源管理相关特性是否满足协议要求。实现了目前行标规定的包括3G及2、3G融合网络环境下的小区重选、切换、RRC连接控制、测量精度、测量性能等全部41项测试项目,并可升级支持TD增强型及LTE终端RRM一致性测试。所有测试用例均采用TTCN编写,已通过TD终端测试认证工作组(TCG)认证并通过该组织公开。成果获2010年国家科技进步二等奖。

图3. SP6010 TD-SCDMA终端无线资源管理(RRM)一致性测试仪

3.面向第四代移动通信系统的信道模型

北京邮电大学从2004年开始4G移动通信系统的信道测量和建模研究。基于对北京、石家庄等地的城市微蜂窝、宏蜂窝和农村宏蜂窝、以及热点室内外的多种场景的、不同频段(580MHz-6GHz)、宽带(100MHz)多天线广泛信道测量,利用提出的结合BEM的高精度参数估计算法,完成了海量数据的多维信道特征的提取建立了有我国特色的可信宽带、多维信道模型,研究成果成为ITU-R 4G移动通信系统的评估国际标准ITU-R M.2135的核心内容,尤其室内热点模型,成为其四个评估场景中的唯一室内模型。

图4 .信道探测仪和测量场景图



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