基本介紹
- 中文名：BLAST
- 外文名：Bell Labs Layered Space-Time
- 性質：通信技術
- 目的：提高頻譜利用率
簡介,通信難題,向傳統挑戰,與OFDM的融合,研究進展,
簡介
BLAST（BellLabs LayeredSpace-Time）即貝爾實驗室分層空時，是貝爾實驗室提出的一種能夠達到極高數據傳輸速率的無線通信技術。這種技術在一個帶限無線信道內，通過多天線技術充分利用空間復用，使得信道容量隨著天線數的增加呈線性增長，有著極高的頻譜效率。
通信難題
所有的蜂窩通信系統均面臨著兩個基本問題: 多址干擾和碼間干擾（ISI）。它們是各自獨立互不相關的兩個問題，這意味著解決其中任何一個問題都不會自然地導致另一個問題的解決。截止目前，人們所看到的每一次空中技術的革命都是源自於多址技術的進步，如FDMA、TDMA、CDMA，同時，隨著數據速率的提高，在給定蜂窩體制內的碼間干擾(多徑干擾)的問題已經變得日漸突顯：理論上多徑衰落與信號的碼率成正比, 於是人們發展出了許多方法來解決這個問題, 典型的如智慧型天線，RAKE RECEIVER、OFDM（正交頻分復用）等，BLAST是最新的一種解決多徑干擾的方法，3G後空中接口的技術革新應該來自對於這一問題的解決方法的突破。
BLAST的核心是MIMO（MULTIPLE INPUT/MULTIPLE OUTPUT），它是如何解決多徑效應從而提高頻譜效率的呢？大家知道無線電傳播的多徑效應與信號的周期成反比，若能在每一個傳播信道上降低信號的傳播速率，就能相應地在該信道上減弱多徑衰落，一個直觀的做法就是在饋入的高速源數據流上實施串/並轉換從而將其分割成多個子數據流，這些降速了的子數據流在傳播時應該得到較少的多徑衰落。在頻域劃分就是OFDM，若在空間域劃分就是BLAST。
向傳統挑戰
從仙農信道容量的公式可以推導出，對於互不相關的多進多出的瑞力衰落信道HMN，其吞吐量與這樣的信道的數量是一個線性關係，亦即滿足上述條件的空中信道的容量與收發信天線的數量是成正比的，如圖1所示。
實施BLAST的一個必要條件是從發信端至收信端應有足夠多的互不相關的多徑，這在真實的傳播環境中自然不是問題。
另外一個關鍵的問題是如何區分這些空間域上的子信道。在每個子信道上傳播的信號都是同頻同時的，那么如何消除在接收端的同頻干擾？解決問題的關鍵在於正確地區分子信道，即如何在子信道上打上標記，一個自然的想法是為每個子信道編碼，如用WALSH碼，但是WALSH碼本身會占用頻寬，這樣做的結果將使頻譜效率的提高大打折扣。其實答案就在傳播信道本身，首先引入傳播係數的概念：傳播係數反映了經過編碼的信號在信道傳播中的能量損耗。由於子信道間的互不相關性，其相應的傳播係數也是互不相關的，這些互不相關的傳播係數就構成了對子信道的標記。
如何獲取傳播係數呢？一般可採用在每個子信道上傳送導頻或在每個數據幀前插入訓練序列(The training sequence)的方式來獲取。這時我們就可以得出實施BLAST的兩個重要前提：各子信道的傳播係數是互不相關的；收信方必須在收信前對信道有充分的了解(即準確的信道估計)。
與OFDM的融合
從本質上，BLAST與OFDM並不排斥，是完全一致的，二者均通過降低源數據流的碼率來獲得對多徑的抵抗能力，無非一個在空間域實施(BLAST)，一個在頻率域實施(OFDM)而已，但正是二者實施方式的不同，使它們表面看起來非常的不同，貝爾實驗室正在做的一項重要工作就是研究如何將二者結合起來，從而達到一個前所未有的頻譜效率的高度，這項技術就是WaveBLAST，或稱為SPACE-TIMEBLAST。
研究進展
朗訊已經成功地開發出了BLAST晶片組，下一步的重要工作就是將它套用到實踐中。事實上，將BLAST整和進OneBTS平台並不是一件十分複雜的工作，而BLAST所帶來的容量增益卻是顯而易見的。
BLAST/MIMO技術已被納入3GPP 的Release 6以及3GPP2的Rev.D中。在一種BLAST用於HSDPA的典型套用中，在5MHz的頻寬內，僅採用QPSK的調製方式就可達到19.2Mbps的吞吐量，頻譜效率可達3.84bps/Hz。
研究領域還包括如何將BLAST的套用範圍擴展到室外的蜂窩環境，因此還需深入研究室外無線電信號的傳播特性，更有效且足夠簡單的系統結構，信號處理的算法，改進的天線系統等。此外，還包括如何將BLAST與OFDM很好地結合起來等。
對於運營商而言，對通信質量的追求是贏得最終終端用戶的關鍵。而BLAST在3G中的成功融合套用（3G通過高頻寬確保了多徑的實現）將使高質量的無線通信得以簡捷實現，從而實現套用層面的跨越。
