1、引言
目前，世界各国在推动第三代移动通信系统（3G）商用化的同时，已将研究重点转入Beyond 3G或4G（下称B3G）移动通信的研究，在概念和技术上寻求创新和突破，以使无线通信系统容量和速率有十倍甚至百倍的大幅度提高。为适应未来发展的需要，B3G移动通信系统应当具备以下基本特征：无论何时何地，都能够为终端用户提供高分辨率业务；能够使用“空间分集”技术对抗更高频段上的电波传输特性，提供更大范围的服务；使用多天线技术，在体积受限的情况下为用户提供高质量的无线通信服务[1-3]。
为满足这些技术需求，未来B3G移动通信系统在网络结构、系统理论及关键技术等方面均将具有全新的面貌。国家863重大项目“FuTURE”计划致力于 B3G移动通信系统的研究，以新一代蜂窝移动通信系统为目标，重点研究新型高效无线传输技术，从而实现高效分组数据传输。北京邮电大学无线新技术研究所作为B3G TDD小组的领头人，承担了863 B3G项目子课题“TDD系统OFDM上行链路设计与实现及TDD技术集成”的研制开发工作。B3G TDD硬件平台的研制在于构建支持分散式多天线、多小区的蜂窝移动通信无
线网络试验系统；为B3G物理层先进技术提供通用的实验研究验证平台；为新型无线接入网络架构研究提供研究验证平台；为基于先进技术的特征业务提供演示平台，具有深远的研究试验与商用价值，意义重大。
B3G TDD试验平台系统运用多天线收发（MIMO）及收发空时信号处理技术，同时采用了Wireless over Fiber的分散式、多天线、多小区蜂窝系统结构和相应的无线资源调配方法与越区切换方法，从而提供高功率效率和高频谱利用率。系统发射功率比典型3G系统降低约10dB，在大范围多小区覆盖情况下，频谱效率达到1.5b/Hz/s～2.5b/Hz/s，为3G系统的3～5倍。系统在热点覆盖地区频谱利用率为2b/Hz/s～5b/Hz/s，达到3G系统的5～10倍，有效提高了系统的容量。
B3G TDD试验平台系统已通过项目专家组鉴定，项目成果创新性突出，演示平台达到了国际领先水平；部分相关技术已被国际标准化组织采纳，产生了明显的社会效益；部分技术已成功应用于产品中；有些专利成果成功转让给企业，并产生了经济效益。B3G TDD试验平台的研制为我国移动通信技术的发展作出了积极突出的贡献，影响深远。
2、试验平台目标及系统架构
2.1实现目标与关键技术[4]
B3G TDD试验平台系统是基于全IP、分布式、自组织的网络结构，支持全IP高速分组数据传输。在大范围多小区覆盖情况下峰值传输速率为30Mb/s～50Mb/s；在热点覆盖地区峰值速率能够达到40Mb/s～100Mb/s。
基于TDD的正交频分复用（OFDM）上、下行无线链路传输技术，能支持B3G广域大范围覆盖和局部热点覆盖所需的高用户密度、高数据速率业务传输。
以频分、时分为主的多址实现方式，能在分散式天线环境下对无线资源进行灵活调配，在最大程度上满足分组数据传输的需要，同时兼顾实时话音传输，能有效地支持用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等方面大动态范围的变化，从而支持语音、数据、视频、多媒体等更丰富的业务。
采用基于Doppler估计的自适应编码调制和ARQ等先进的自适应链路传输控制技术，能在高、中、低三种移动环境下自适应调整帧时隙结构与调制编码方式，从而支持高的终端移动性。
系统同时采用基于OFDM的多载波并行传输调制方式和高阶QAM等调制方式；Turbo码（或LDPC码）等高效编码技术；利用迭代式检测与估计等有效方法；高速MAC实现技术能适应B3G高速数据链路传输及物理层适配。从而获得了高的传输质量，能在Fb/No小于0dB时实现正常的话音与数据传输，数据业务的误码率低于10-6。
天线与射频技术方面采用新型的多天线技术以及宽带高线性度射频技术，从而满足宽带MIMO系统指标功能的要求。
2.2B3G TDD系统架构
TDD模式的B3G蜂窝移动通信无线接入网络试验系统包括4个天线阵（AA，Antenna Array，4天线/阵）、2个接入点（AP，Access Point）、1个控制域（CD，Control）和若干移动终端（MT，Mobile Terminal），如图1所示。
图1 Beyond 3G试验系统架构
其中，天线阵由天线系统和射频前端构成，每个射频前端有4个射频通道，完成对应4天线系统射频信号的发送和接收、模拟基带信号的载波调制和解调。AP由基带处理系统和路由器构成，完成MIMO基带信号的发送和接收处理以及有线网络接口。控制域CD通过路由器接入IP网，并通过IP网与两个AP相连接，负责小区间无线资源的调配和控制。移动终端MT由移动台和终端计算机组成，完成MIMO基带处理、载波调制/解调、以及射频信号发送/接收等，它可以通过天线阵、AP、CD接入因特网，移动台由天线系统、射频前端、基带系统等构成，有4个接收和发送通道，使用4根天线。
天线阵、AP、MT及控制域CD通过不同的组网方式，可实现各种满足系统试验所需的分布式网络结构。
基于MIMO和OFDM技术的B3G蜂窝移动通信无线接入网试验系统具有未来移动通信系统的主要技术特征：即采用分布式网络结构，支持分布式多天线接入方式以及灵活配置的MIMO实现方案；涵盖城区典型的蜂窝移动通信环境，并具有多用户和多小区网络的基本特征。
2.3试验系统设备连接
由AP1、AP2、CD组成的B3G无线接入网采用基于IP的高速分组网络实现网络层互联，接入网通过千兆以太网经网关或路由器后接入IP广域网或Internet。具体实现采用交换式千兆以太网。其物理连接可参见图2。
图2 B3G TDD试验系统网络互联物理结构
AP与射频近端之间的基带信号采用射频同轴电缆连接，射频近端与远端之间采用光纤传递模拟中频信号。MT通过射频同轴电缆
连接到射频前端和天线阵。AP1与AP2之间通过授时型GPS实现基站同步。