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[摘要]：本文比较详尽的介绍了新兴的宽带无线接入技术LMDS 的概念，系统构成和技术特点，LMDS 提供的业务。
随着社会发展对信息的需求越来越大，提供高速大容量的信息已成为通信技术中的重要课题，特别是因特网的高速发展，人们对宽带业务的需求也越来越高。现今的技术已经解决了核心网络部分的高速宽带交换技术，对于用户而言，提供高速宽带业务的瓶颈存在于接入网部分，即所谓的“最后一公里”。窄带的接入方式，已成为高速上网和宽带业务发展的主要瓶颈。目前迫切需要为用户接入部分提供高速宽带接入技术，具有代表性的宽带接入技术有xDSL（数字用户环路），HFC（混合光纤同轴），Cable Modem（线缆调制解调器），FTTH
（光纤到家）和宽带无线接入技术。
相对其他的接入技术而言，宽带无线接入技术，具有初期投资少，网络建设周期短，提供业务迅速，和资源可重复利用等方面的独特优势和广泛的应用前景。宽带无线接入技术已成为当今通信网络发展最快的领域之一。主要的宽带无线接入技术有三类，即已经投入使用的MMDS（多路多点分配业务）和DBS（直播卫星系统）以及正在兴起LMDS（本地多点分配业务），而LMDS 又是这一领域中最热门的技术。
LMDS 技术最初由美国的LMDS 之父Bernard Bossard 提出的，它是一点对多点的宽带无线通信系统，工作在毫米波波段，20~40GHz 频带上，传输容量可达1G 可与光纤比拟，被称为“无线光纤”。可提供双向的语音，数据，Internet，视频等服务。
LMDS 中各词的涵义：
Local（本地）：指单个基站所能够覆盖的范围，LMDS 因为受工作频率电波传播特性的限制，单个基站在城市环境中所覆盖的半径通常小于5 公里；
Multipoint（多点）：是指信号由基站到用户端是以点对多点的广播方式传送的，而信号由用户端到基站则是以点对点的方式传送；
Distribution（分配）：是指基站将发出的信号（可能同时包括话音、数据及Internet、视频业务）分别分配至各个用户；
Service（业务）：是指系统运营商与用户之间的业务提供与使用关系，即用户从LMDS网络所能得到的业务完全取决于运营商对业务的选择。
2 、系统构成
LMDS 系统可以作为用户与网络之间的连接（网络接入）应用。一个典型的LMDS 应用系统由四部分组成的：光纤骨干网络、网络运行中心（NOC）、服务区中的基站系统和服务区中的用户端设备，如图1 所示。各个基站的数据送入骨干网络，完成话音交换、ATM交换、IP 交换等，并连入国际出口。为管理服务区的设备和用户，系统往往设立网络运行中心（NOC）。
图1 LMDS 系统结构
网络运营中心指网络管理系统（ＮＭＳ）设备,它负责管理多个区域的用户网络,完成系统分配、系统性能分析、安全管理、计费等功能,多个NOC 可通过光纤网络互联。光纤骨干网指网络的核心层,它不仅提供一个多业务的网络平台,同时也是各个基站之间互联的物理通道。核心层网络平台可由ATM、IP、ATM+IP、SONET/SDH/WDM 等技术构成,负责与现有各种网络之间的互联互通,如与PSTN、FR、DDN、CATV、Internet 等
等,从而使LMDS 基站能够提供几乎所有现有网络可提供的业务。
基站系统负责实现光纤骨干网与无线传输间的信号转换。基站设备包括光纤骨干网互联的网络接口、调制与解调功能模块及放在楼顶的微波收发设备。在基站设计中,基站是否包含了本地的交换，是一个必须考虑到的重要问题。如果基站设计中包括本地交换,那么基站覆盖区域内不同用户之间的信息交换可在该基站内部完成,而不需到光纤骨干网中进行交换;如果基站设计中不包括本地交换,则其覆盖区内所有用户的信息交换必须都要到光纤骨干网中才能完成。
基站采用多扇区覆盖技术,即在一定角度范围内使用聚焦的喇叭天线来覆盖用户端设备。多扇区基站可有效地利用频谱,扩大系统容量。根据采用天线的不同LMDS 可划分为15°、22.5°、30°、45°、60°、90°的扇区,最少4 个扇区,最多24 个扇区。
调制方式可采用BPSK、DQPSK、QPSK 和4QAM、16QAM、64QAM。而采用16QAM和64QAM 可大大提高频率的利用率,基站也可提供更高的扇区容量。
用户端设备（CPE）包括室外单元（ODU）和室内单元（IDU）两部分。室外单元含定向天线和微波收发设备;室内单元则含调制与解调模块与用户室内设备相连的网络接口（NIU）模块。用户一般采用口径很小的室外定向天线和单/多模光纤或铜缆连接至室内的网络接口单元,提供多种业务接口,并完成各种业务信号的复用/解复用功能。
室内的网络接口单元,通常提供E1、POTS、10Base-T、FR、ATM、ISDN、N×64kb/s等丰富的业务接口,因而可以支持多种应用。
3 、技术特点
3.1 工作频段分配和频率利用
LMDS 系统工作在毫米波波段，一般在10GHz～40GHz 频段上，主要有10GHz、24GHz、26GHz、31GHz 和38GHz。目前世界上许多国家都规划了LMDS 的应用频段。美国联邦通信委员会将LMDS 的频段分为两段：（27.5～28.35）GHz、（29.1～29.25）GHz 和（31.075～31.225）GHz 为A 段，共1150MHz；（31.225～31.3）GHz 为B 段，共150MHz。我国信息产业部也在2001 年8 月颁布了《关于发布26GHz 频段FDD 方式本地多点分配业务(LMDS)频率规划(试行)的通知》，决定将24.45-27GHz 频段的部分频率作为FDD 方式本地多点分配业务(LMDS)的使用频率(试行)。中心站发射频段：24.507 - 25.515 GHz； 远端站发射频段：25.757 - 26.765 GHz；收发频率间隔为1250 MHz。虽然LMDS 系统可用频带都在1GHz 以上，但是具体到每个使用它的运营商而言，其拥有的频谱带宽依然是有限的。LMDS 系统主要从两个方面来实现频率的重复利用。首先在同一中心站的不同扇区和不同中心站的相邻扇区之间，通过使用同一载频的正交极化隔离技术和隔离信道配置频率复用技术来充分利用频率资源。在一个中心站的覆盖区内，扇区划分的越多，同一频率利用率越高，例如24 个扇区划分的利用率就是4 个扇区划分的6 倍。其次，LMDS 系统用在同一扇区内采用邻频多载波技术来大大提高网络的容量。
3.2 无线传输方式
LMDS 系统可以在FDM（频分复用）或TDM（时分复用）双工通信模式下工作。从基站到用户终端的下行无线链路为点到多点的方式，采用FDM 或者TDM 的复用方式。用户终端与基站之间的无线上行链路采用点到点的方式来完成，接入多址方式采用FDMA(频分多址)或者TDMA(时分多址)。
采用FDMA 方式还是TDMA 方式，要根据用户业务需要来选择。FDMA 将给定的频谱按照一定的要求划分为若干个等间隔的信道，每个用户各占其中的一个信道。它的特点是开销少，效率高，容量分配固定，适合于业务量大，稳定，突发少的恒定比特业务；TDMA将连续的时间分割成若干个片段，称为时隙，每个用户在所分配的频率段内占用规定的时隙收发信号。TDMA 为多个用户共享同一载频，需要同步和定时，效率较低(与FDMA 比)，需预先分配时隙，支持按需分配带宽，适合于高突发性和低速率数据用户业务。
3.3 调制方式
LMDS 系统的调制方式有PSK（相移键控）和QAM（正交幅度调制）两类，主要有BPSK、DQPSK、QPSK、8PSK、4QAM、16QAM、64QAM 等调制方式。这些不同的调制选择，对于FDMA 和TDMA 来说基本上可实现。
LMDS 系统中FDMA 可采用的调制方法，及估计用于2Mbps CBR（恒定比特率）连接时所需的频带宽度，它反映了频带宽度和传输速率之间的关系。
目前，LMDS 系统中，TDMA 访问方法还不能采用64QAM 调制方法，除此之外，TDMA和FDMA 可采用相同的调制方法。在相同的调制方式下，80%的情况下TDMA 的数据传送速率都比FDMA 低。而且，TDMA 系统中不能采用64QAM 调制，因此FDMA 系统中可获得的最高速率，在TDMA 系统中就不可能达到。但实现64QAM 调制要求有较高的信号电平，而LMDS 系统中随着传送距离的增加，信号电平会衰减，因此在LMDS 系统中FDMA系统可采用的能达到最高数据传送速率的64QAM 调制方式只能用于近距离传送。因而所采用的调制方式越高级，基站的覆盖半径越小。在同样的电磁环境下，经QPSK 调制后，传输距离可达10km，经16QAM 调制后为5km，而64QAM 调制后的传输距离仅为2.5km。
3.4 无线ATM
LMDS 系统的传输主要通过ATM 与无线技术的结合来实现的，采用ATM 信元作为基本的无线传输机制。这种方式使LMDS 网络具有较大的通信容量，能对多种业务进行灵活、综合的处理。它将无线的统计复用功能与ATM 的统计复用功能相结合，明显提高了频带的利用率。这种实现方式有如下主要特性：可满足各种用户的接入需求，提供用户动态带宽分配功能；为不同的通信业务提供基于标准的QoS（服务质量）控制机制；可承载话音、数据、视频等多种业务的多媒体无线平台；为有线和无线用户提供端到端的服务；可与现存的宽带网络互联。
作为宽带局域网和广域网的承载系统，ATM 越来越得到大家的认可。在蜂窝无线网络中，中心站可以作为ATM 的节点，与有线网络进行无缝连接，提供无线宽带业务。目前绝大部分LMDS 设备提供商都采用ATM 信元流的方式来进行LMDS 业务分配工作。与标准的ATM 信元相比，无线ATM 信元增加了信元序列号，用来判断信元的连续性和重复性,并在信元的结尾处加入了CRC（循环冗余码），用于无线链路的纠错与校验，如图2 所示。在无线ATM 中，由于信道条件相对恶劣，采用FEC（前向纠错编码）和ARQ（自动重发请求）可以有效的改善信元丢失率。
图2 典型的无线ATM 信元结构
在LMDS 系统中，由于采用了无线ATM 技术，使中心站可以提供丰富的网络接口，例如ATM，TDM，FR，IP 和ADSL 等。同时通过对资源的分配，无线ATM 网络技术可以提供不同的QoS 等级服务。结合无线ATM 技术和点对多点无线技术，LMDS 网络可以经济、灵活的提供各种满足不同带宽需求的解决方案。
3.5 无线传播特性
由于LMDS 系统工作在10GHz～40GHz 的毫米波波段，极易受到雨、雾、雪和落叶的影响，造成信号的衰落和恶化。所以LMDS 系统只能在较短的视距内通信(基站覆盖半径通常为2～5km)，即要有LOS（视通性）。对于低频的通信来讲主要存在的是多径衰落，而LMDS系统工作在10GHz 以上的频段，多径衰落对它的影响很小。
降雨衰减了接收到的信号电平，使LMDS 基站覆盖半径变小，原因是：雨水对于LMDS工作的微波频段吸收和散射作用较强，使信号衰减较大；降雨使信号极化方向发生偏转，使天线接收到的信号变小。信号极化的偏转也会造成对相邻扇区干扰隔离度下降。为了降低雨衰的影响，LMDS 系统普遍采用ATPC（动态自适应发信功率控制）和FEC(前向纠错编码)补偿由于降雨等带来的衰落。
4、提供的服务
由于LMDS 系统的工作频段极宽，可以提供多种业务，主要面向商业用户和集团用户,适用于业务量集中、用户群集中的地区。目前可提供的主要业务类型包括几种。
(1)话音业务
LMDS 系统可提供高质量的话音服务,系统提供标准接口，可以配置接口模块，实现与传统的POTS(Plain Old Telephone Service)业务相连，提供PSTN 话音业务。
(2)数据业务
LMDS 系统的数据业务按其数据传输速率可以分为低、中和高速3 档：低速数据业务：1.2~9.6kbit/s,能处理开放协议的数据,网络允许从本地接入点接到增值业务网；
中速数据业务：9.6 kbit/s ~2Mbit/s,这样的数据接口通常是增值网络本地接点；
高速数据业务：2~155MBit/s, BER (比特差错率)低于1×10-9,提供这样的数据业务必须有以太网和光纤分布数据接口。
(3)视像业务
LMDS 能提供模拟和数字视频业务,如远程医疗、远程教育、高速会议电视、电子商务和VOD 等。
----《移动通信在线》
