标题：宽带移动多媒体通信
简介
移动多媒体通信带宽分为四个等级：Simple Profile（可视电话），数据速率64~384Kbps；Core Profile（VCD），数据速率384Kbps~2Mbps；Main Profile（DVD），数据速率4~15Mbps；Advanced Profile（HDTV）数据速率38.4Mbps。宽带移动多媒体通信研究的等级相当于标准清晰度3（DVD数字电视）以上的高数据速率的移动视频发送、传输和接收技术。
宽带移动多媒体数据通信的应用环境极其广阔，在车载电视、个人掌上电脑等移动接收体上，包括大城市轻轨和磁悬浮列车、城市高架桥上形式的公共汽车、出租汽车、靠近市区的轮渡站等，在高速移动和有城市楼群遮挡等环境下都有应用。但其传输环境恶劣，频谱资源有限，应用需求分散，在移动接收的性能等方面有很大的改进潜力。
宽带移动信息变化剧烈，信号幅度、相位的变化快。在恶劣信道条件下，如何设计一个各个功能模块自适应工作的系统，是系统的关键性技术难点。在宽带移动多媒体通信传输系统中，因为存在障碍物的反射和散射，以及传播路径中其他信号发射的影响，可能造成传输信号严重失真。信道干扰源主要有加性高斯白噪声、多径干扰、同频干扰、邻频干扰等。解决因信道失真造成的信号质量恶化的问题，目前有许多方法，如交织、分集接收、自适应天线、多载波传输、自适应均衡、接收、延时约束、同步技术等。这些都可以从无线通信领域的最新研究成果中获得启示。下面简单介绍宽带移动多媒体通信的关键技术。
多级服务质量控制
对于因特网服务提供商来说，富有成就的多种业务非常有吸引力，因为它趋向于用更低的价格来提供服务。将来电信网与广播电视网、计算机网络三网合一的时候，必然也要Internet提供相应的多种服务，支持从试试语音到非实时超文本数据等各种多媒体数据格式。然而宽带移动多媒体系统使用有限的无线资源带宽和发射功率并承受拥塞的痛苦，因此必须采用服务质量（QoS）资源控制，以保证服务质量并支持各类应用和服务等级。自适应服务质量保证策略，必须解决的是基于MPEG-4的视频数据码流的实时压缩和解压缩技术，以此减少贷款占用，提高频谱利用率。为了对不同业务、不同带宽的网络用户提供端到端的实时MPEG-4流视频服务，提出了“精细可分级的编码”方法。QoS资源控制的另外含义就是要求的误码率个不一样，如高质量视频数据的平均误码率小于或等于10^-5，银行账户信息等珍贵数据的平均误码率要小于或等于10^-6。
智能天线技术
在数字电视地面广播传输系统中，当有近的强多径存在时，因为Nyquist滤波器的存在多径的延时和相位作用的结果，使接收到的信号可能因为主信号和多径信号相互抵消而变得微弱。移动接收时也可能出现接收信号微弱的情况，此时接收机本身已经无能为力，只有求助于智能天线解决问题。在不增加接收机复杂度的前提下，采用小型（远小于波长）的廉价智能天线，将会提供优越的移动接收性能。
智能天线是具有测向和波束形成能力的天线阵列。它的基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，能是期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线技术大大减小电波传播中的多径衰减；大大提高系统容量；降低移动台的发射功率，延长移动台电池使用寿命；而且较全向天线具有更大的覆盖区。
对于宽带移动多媒体终端系统来说，智能天线的研究主要能容有：研究天线之间距离变化与衰落信号数据表征之间的统计数学关系，发射天线数与接收天线数在不同分布条件下与系统容量之间的关系，天线物理尺寸受限时的信道容量上限等。在智能天线技术研究的基础上，采用软件无线电技术，针对高速通用数字信号处理机（DSP），实现射频一体化（RF）收发仿真系统功能；进一步采用微波集成电路可实现小型化的一体化智能收发系统的软硬件。
多址技术和双向业务传输
在大唐电信的3G国际标准TD-SCDMA(时域同步码多分址)中，同时采用了FDMA（频分多址）、CDMA(码分多址)、TDMA（时分多址）三种多址技术，而频分双工（FDD）方式的美国CDMA2000和欧洲标准WCDMA只采用了FDMA和CDMA两种多址方式。因为非对称带宽相对易找，所以在开展多种业务上下行不对称传输时，CDMA和TDMA联合使用，能进一步提高系统容量和灵活性。另外一种待深入研究的多址技术是空分多址（SDMA）。SDMA是基于智能天线技术的，它使用波束赋形来区分不同方向的用户从而使同一资源能在不同方向上复用。
FDD方式是针对成对频率的，因此它可以很好地处理对称的话音业务和多媒体业务，但是对于不对称数据业务的频谱利用率很低。而TDD（时分双工）方式的TD-SCDMA系统的帧结构，增加了上下行转换点，根据不同的业务相应地改变转换点的位置，既能适应一般的话音业务，又能适应不对称的其他多种交互业务，提高频谱利用率。不对称频谱分配将是将来无线业务发展的主流。一般说来，上行链路由接入信道和上行业务信道组成；下行链路包括前向业务信道、前向导频信道、前向广播控制信道。选定的特殊时隙作为上下行链路的切换点，切换点的位置可以动态调整，调节上、下行链路的不对称程度，实现上、下行链路资源的灵活配置。
Turbo编码技术
在信道编码方面，Turbo码是并行或串行级联循环卷积码，其编码是迭代进行的。Turbo接收机具有很强的纠错性能、近似最优的接收性能、可接收的计算机复杂性。在加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道它被表明可以接近香农容量极限。
Turbo码已被美国空间数据系统顾问委员会作为深空通信的标准，同时它也被确定为第3代移动通信系统IMT-2000的信道编码方案之一，其中具有代表性的欧洲WCDMA、美国CDMA2000和我国的TD-SCDMA3个标准中的信道编码方案都是用了Turbo码，用于高速率、高质量的通信业务。
空时联合编码技术
空时编码方案结合了信道编码和多发送天线，将编码后的数据分成多个流，同时由多个发送天线发送。发送信号在传输信道受到噪声干扰和码间干扰；在接收端，空时译码算法和信道估计技术相结合，可以获得分集增益和编码增益。在典型的移动通信环境下，即多径衰落时变信道、多用户环境下，研究空时信道编码，有助于提高频谱利用率。
由于空时网格编码考虑了前后输入的关联，因此它除了可以获得分集增益以外，还可以获得一定的编码增益，在这个意义上说，它比空时分组编码性能更好。但是，对于发射天线固定的空时网格编码来说，随着发射数据速率提高，其译码复杂度呈指数增长。而空时分组码根据正交理论设计，虽然不能获得编码增益，却具有很低的译码复杂度，只需要利用简单的极大似然译码算法就可以获得最大发射分集增益。
OFDM技术
由于信道传输特性不理想，各类无线和移动通信系统中，都普遍存在着信号间干扰。克服符号间干扰的措施通常是采用自适应均衡器。但是，在高速数字通信系统中，为了保证克服符号间干扰，往往要求均衡器的抽头数很大——在城市高速移动有楼宇遮挡环境下抽头数要上百个，而且均衡时一般不知道哪些抽头是工作的、哪些抽头是闲置的。这样，必然极大地增加均衡器的复杂程度的和冗余度，是设备造价和成本大大增加。
如果既不想采用系统均衡方法，又要尽可能地多利用频带资源，那么就要在下一代移动通信系统中，采用正交频分复用技术（OFDM），取代负载而昂贵的自适应均衡器。这样就能够具有频谱利用率高、抗多径衰落的性能。但是，OFDM的不足之处是峰值平均功率较大，对系统固定非线性失真敏感，对定时和频率偏移敏感。
OFDM是一种频域波形即信号处理技术，这种多载波调制解调方法能够优化设计减少信道间干扰和符号间干扰。它与多进制正交振幅调制（M-QAM）等多进制调制组合，体现出较高的频率处理效率。
信道估计和自适应均衡技术
通常，代估计的信道参数个数随着天线个数的增加而线性增加；在高速移动时，信道的高速时变有进一步增加了信道估计的难度；在高度散射的信道中，信道记忆长度变长。所以，在宽带移动多媒体信息系统中，大多数应用了信道保护间隔插入技术；保护间隔中增加循环前缀（CP）的长度，才能使ISI（符号间干扰）尽量不出现。但是CP长度过长将导致系统容量损失；这时可以考虑加均衡器使CP长度适当减小，通过增加系统复杂性换取系统频谱利用率的提供啊。
在移动通信系统中看，信道估计和信道均衡在很大程度上决定了接收机乃至整个系统的性能。在实际设计和应用中，估计器的性能和导频信息的传输方式有关；所以正确选择导频信息，研究多径衰落、时延、多普勒频偏、波达方向等信道参数基于导频的估计是实现最佳信道估计的关键。而信道均衡时建立在标准的信道估计是的均衡器能够快速收敛；均衡器的另一个设计目的是能够降低噪声增加。