①L(Local)表示工作在高频波段，信号的传播特性限制了覆盖小区的范围。

②M(Multipoint)表示信号的发射是一点对多点，即广播形式，而由用户返回的信号则是点对点形式。

③D(Distribution)表示通过资源的固定或动态分配，可同时进行声音、数据、因特网、视频等多项业务的传输。

④S(Service)描述了运营者与用户之间的关系，LMDS网络提供的服务由运营者选择。

LMDS的工作原理

LMDS作为宽带无线点对多点通信系统，其最大优点是可用频带宽，可达1.3GHz，LMDS的系统实现方案有多种，根据系统不同，蜂窝半径2～5km不等，调制方式对第一代模拟系统为FM为主的频分多址方式，对第二代数字系统调制方式有QAM或QPSK，天线形式和参数的差异就更大了。

LMDS系统的主要面临的问题是传播环境差。在密集城区，建筑物阻挡严重，雨雾和树叶也会造成信号的很大衰减，还会受到卫星通信系统的干扰。因此，影响蜂窝范围大小的主要因素是：直线传播、重叠小区和非重叠小区、降雨、收发天线高度、树叶密度等。

（1）LMDS的系统结构

LMDS的系统结构可以用图1表示。它由四部分组成：有线设施、基站、网络中心、远端站(用户)。基站和远端站都有室内和室外两部分组成。

①网络中心由管理用局域网及服务器、数据库等软硬件系统组成。主要任务是完成系统设备与软件的操作，以及网络管理工作和系统数据统计工作。

②有线设施包括：用于将各个基站与因特网、CATV网、PSTN、ISDN、ATM网、IP网等骨干网，以及网络中心连接起来的线缆(主要是光缆系统)系统；各种专用接口，如SONET、OC-3、OC-12、DS-3、因特网、PSTN等接口；ATM及IP交换设备。

③基站提供与光纤设施的接口功能。设备包括光纤终端网络接口、调制解调设备、无线收发设备。

④远端站一般是系统最终用户自有的通信接收终端，包括室外无线接收设备、室内数字设备(包括调制、解调、控制)和用户接口。

与支持点播业务MMDS系统(图13.9)相比，LMDS系统有很大的不同：首先，LMDS接入的是数字骨干网，特别是同时支持ATM和IP两种传输格式；其次，LMDS支持的是双向传输，无须利用电话等额外信道作为上行链路。

（2）LMDS频谱及调制特性

LMDS利用毫米波收发宽带信号，其工作方式类似于窄带的蜂窝电话系统，但LMDS在传输视频、声音、宽带数据信号时具有双向能力。毫米波常规应用时受到很多限制，只能用于点对点通信，其他用处很少。直接利用毫米波大功率传播视频信号很不现实，因为毫米波极易被雨水吸收并带来无法拒绝的噪声而大大减弱视频信号，所以LMDS主要是在近距离范围以28GHz发射小功率、宽带高频信号，以实现点对多点的视频信号传输。

自美国FCC于1997年12月10日对LMDS的频谱重新划分之后，为LMDS投入商业运营起到了决定性的作用。FCC把28GHz上1GHz带宽的频谱保留给LMDS，另外在31GHz上保留300MHz带宽的频谱，这样LMDS的工作频率范围为27.5～28.35GHz的850MHz带宽、29.1～29.25GHz的150MHz带宽、31～31.3GHz的300MHz带宽。额外的频谱增大了发射和接收的频带间隔，确保LMDS频谱的有效利用。

选择合适的调制方式可以使无线电信号在允许带宽内传输更多的信息，并能适应瑞利衰落，降低解调误码率。QAM与QPSK、APK相比，具有实现简单，达到同样误码率要求时，抗衰落能力更强，编码效率高，要求的有效信噪比小等特点，是目前使用非常广泛的一种技术，我们知道在调制解调器、HFC、SDH等有线环境下都采用QAM，信道质量较好时，无线信道也可以采用。QAM是将需要发送的数据比特分成两路，每路都变换成多电平信号，然后采用两个同频正交的载波调制后在同一个信道发送，在接收端采用相同的两个正交载波进行解调，再将多电平信号经过判决恢复成二进制比特，然后将两路合成一路获得需要的数字信号。描绘QAM特性常用叫做星座图的方法，实际上是A、B两路矢量叠加后的矢量端点位置图。以16QAM为例我们画出星座图如图2所示。

星座之间的间距决定了抗干扰的动态范围，它由调制等级电平间隔大小决定。发射信号幅度越大，则间隔越大，同时需要的发射功率也越大。此外，调制的频率利用效率与星座数的对数成正比，所以星座数越多，频率利用效率就越高。数据带宽与实际有效模拟带宽之间的关系满足

S=2B×log2N÷(1+a)

其中：S为数据带宽，单位是bit/s；B为带宽，单位是Hz；N为星座数；a为滚降系数，0

显然，对于1.3GHz带宽，64QAM累积数据带宽为S=2.6×6÷1.2=13Gbit/s，频率利用系数达到了10bit/(Hz·s)的水平。由此我们也可以看到，LMDS可以为很多用户提供155.52Mbit/s的同步传输模块STM-1速率，为更多的用户提供2Mbit/s的T1速率。

信道的优劣程度决定于传输距离，在100m～1km范围采用更多星座的QAM，可进一步提供数据带宽。随着距离的增加，信道很快恶化，数据速率也不得不降低，因此数据带宽和传输距离是一对矛盾，需要根据实际使用情况折中解决。此外，为进一步提高传输可靠性，LMDS采用一种混合调制方案，即采用多种调制方式，效率较低的调制方式如4QPSK或4QAM用于为距离较远的用户服务，效率较高的64QAM等用于为距离近的用户服务。由此可实现不同半径的服务区的复合覆盖，充分利用两者的优势，优化小区的容量。

LMDS为进一步扩大系统容量，在采用混合调制技术的同时，LMDS基站都采用分波束多扇区覆盖。根据天线情况的不同，系统可划分出15°、22.5°、30°、45°、60°和90°等多种扇区，即最少4个扇区，最多24个扇区。具体实现中，以90°的4扇区情况最为常见。此时，远端站的天线必须是定向天线，定向接收来自本扇区的信号。系统一般具有自动增益控制，在满足误码率和系统信噪比的前提下，自动调整发射功率，以最大限度地减小扇区之间的干扰。

（3）影响LMDS小区规划的因素

LMDS收发的是毫米波信号，并且在近距离上传输，采用类似蜂窝的组网方式，覆盖小区半径2～5km，LMDS的小区规划是一个复杂问题，小区如何规划很重要，它决定了设备的投资和用户的数目。

影响小区规划的主要因素是：直线传播、重叠小区和非重叠小区、降雨、收发天线高度、树叶密度。

LMDS要求收发站之间直线传播，若中间有建筑物等阻挡，则偶尔可采用角反射器，一般采用直放站，以便于阴影区也能收到信号，若阴影区无法收到信号，则无法使用LMDS系统服务。

模拟信号更容易受噪声的干扰，因此，第二代LMDS采用数字信号，采用先进的调制技术可有效地减少瑞利衰落，而且调制后信号也比较稳定，不易受到雨水和树叶的影响。

另外，收发天线的高度也是必须考虑的因素，在实验中曾发现，发射天线越高，接收信号越好。另外还发现，在单一发射小区内，多数用户不能清楚地接收信号，这是由于这些用户不全部处在可视距离范围内。类似的实验发现单一发射小区内，只能有60%的用户能收到信号，若采用重叠小区则可保证85%的用户收到信号。

覆盖小区的大小范围受本地降雨的影响，毫米波容易被雨水吸收而引起严重衰减，通过适当提高发射功率也能保证接收，否则只能缩小覆盖区。由树叶、树枝引起的信号散射，可以利用重叠小区来克服。尽管覆盖小区范围最大直径可达到5km(约3英里)，但实际上经过优化后的小区的直径为2km(约1.25英里)。

LMDS的主要技术特点

LMDS的带宽几乎是AM/FM无线系统、VHF/UHF电视系统、蜂窝电话系统等带宽总和的两倍，是实现无线双向通信服务的捷径。开始部署时只需很少的启动资金，安装速度也很快，在其覆盖范围内可真正做到申请即通的宽带服务，无须连线。LMDS的网络结构使网络的经济责任由所有的用户和业务分担。

LMDS的骨干网、主机、小区规模必须提前建立。此时系统已经可以运营，以后系统的投入由需要LMDS服务的用户自己购买远端站系统来完成。LMDS的建网速度是有线网络所望尘莫及的，风险性也很低。LMDS的优点可概括如下：

①提供和普通光纤相同的通信容量和质量，但费用低，部署快。

②其结构决定网络的费用由所有用户和业务分担。

③使语音、数据、图像等多媒体信息在相同的无线连接上传送。

④运营维护费用比有线网络低。

⑤通过培养相对于先建网后销售模式的售前网络销售模式，可大大减小技术投资的风险。

⑥由于其高带宽和多媒体属性，对技术的更新换代具有很好的适应性，特别是LMDS的协议是中性协议，因此，网络的扩展性好，便于升级。

⑦其近距离直线传播和小的扇区范围等法则，特别适合于城市稠密社区应用。

应用

普通的无线接入系统均是窄带系统，工作在450MHz、800MHz等，针对低速的话音和数据业务。而LMDS的宽带特性，决定它几乎可以承载任何种类的业务，包括话音、数据和图像等，如下：

（1）话音业务

LMDS系统可提供高质量的话音服务，而且没有时延。系统可提供标准接口，如RJ－11。

（2）数据业务

LMDS的数据业务包括低速数据业务、中速数据业务和高速数据业务。具体数据速率可支持1.2kbit/s～155Mbit/s，并支持多种协议，包括帧中继、ATM、TCP/IP等。

（3）图像业务

LMDS可支持模拟和数字图像业务，可提供的图像信道包括150条远程节目、10条本地节目，还可提供最少10条PPV节目信道。系统的信号可以从卫星来，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以未加密。

除了上述宽带特性，LMDS还具有无线系统所固有的优点，如建设成本低，项目启动快，建设周期短，维护费用低等。

（1）项目启动快，工程完成快

无线系统与有线系统相比，很大的优势在于工程的启动与实施非常迅速。尤其在大城市，有线工程往往要经过市政等部门的审批，因为对道路。绿地等环境破坏较大，而且施工量大，要受到多种因素的制约。

（2）前期投资比例较小，后期扩容能力强，投资回收快

LMDS系统的投资包括中心基站设备、用户端设备、网管系统和其它附加费用。由于LMDS是一种利用基站覆盖用户端设备的体制，所以在网络初期，只需小部分投资建立一个配置较简单的基站，覆盖若干用户即可开始运营。随着用户数量的增加，可提高基站的配置，增加用户端设备，逐步扩容，逐步追加投资。所以投资回收也很快。

（3）可以根据用户需要进行建设

在网络正式投入运营之前，往往很难准确推算用户的业务需求发展情况，传统接入网络中，用户对带宽和新业务的不断的需求往往使服务商深感头疼。而LMDS系统的基站、扇区覆盖体制，用户端设备的模块化结构，使容量扩充和新业务提供都很容易，服务商可以随时根据用户要求，添加所需的设备，提供新的服务。

（4）网络运行、维护费用比较低

这是无线系统自身固有的优势。

LMDS目前的主要问题

整个毫米波波段属于应用上比较年轻的技术，不少还处于发展阶段。同样，LMDS技术也尚处于发展的初级阶段，还有一些技术问题亟待解决，如毫米波段在阴雨天气比较频繁的地区能否保证可靠工作；站与站之间只能在2km左右的视距直线传播，小区的规划对周围环境要求苛刻，当环境复杂时比较难以规划；当在几公里范围内用户数量很少时，若采用点对多点传输方式，则成本过高，无疑会造成资源上的浪费。

此外，LMDS尚处于发展阶段，还没有像ITU或IEEE、美国国家标准局(ANSI)那样的国际权威组织牵头制定统一的技术协议和规范，特别是物理层和数据链路层的MAC子层的标准。目前，各个生产商的产品在空中接口上存在多种物理层和MAC层的各自标准，还看不到统一的迹象，制定统一的国际标准看来还要有一些时日。我国根据自己需要制定了LMDS标准，主要包括：LMDS接入网技术要求，LMDS接入网测试方法。

LMDS技术规范应包括：系统参考模型、接口规范、系统性能、业务支持能力、收发信机、网络管理及计费等几方面内容。在系统模型方面，其中制定规范的一个焦点就是要不要规定关于空中接口的物理层以及MAC子层等其他协议层。

对于空中接口的物理层，从技术角度讲，需要规定一些最基本的要求，如扰码、前向纠错、调制及发送波形形成。目前多径干扰会严重恶化通信质量，一般发送站都采用RS纠错编码，再加交织技术抗突发干扰的方案。

在点对多点不对称传输系统中，若采用TDMA方式，使多个远端站共享一个上行链路，则存在着不同的远端站对带宽和服务质量有不同的需求的问题，因此，技术上看，LMDS应具有一个功能强大的MAC协议层，以完成时隙动态分配、带宽动态分配、测距、QoS等任务，同时还必须考虑协议实现的复杂度。与之相对应，网络管理规范中还必须考虑功率控制、数据流量的检测与控制、计费算法等。

另一个问题是属于技术关键，即毫米波段的砷化镓器件成本很高，而砷化镓毫米波段的IC或专用IC技术还不够成熟，IC的规模、性能没有保障，价格更是居高不下。使实现价廉物美的毫米波收发信机有很大的困难，某种程度也限制了LMDS的发展。

目前很多商用或实验性LMDS系统，为避免设备互通问题，都采用同一家厂商生产的设备。

LMDS在中国

目前，我国大型电信部门的数据网络骨干网的建设正在轰轰烈烈地进行，一些地区已经初具规模，各电信运营商已开始着手接入网的建设。LMDS以其大容量、多业务、易建设、见效快等明显优势引起了我国业内人士的广泛关注。

1999年7月，我国的第一套LMDS实验网在广东省的广州市开通，这套由P－COM公司为中国联通公司建立的LMDS网络标志着我国接入网发展的新起点。目前，中国联通公司的LMDS实验网正在测试和调制阶段，如果实验成功，LMDS也许会在中国掀起一次通信技术革命的高潮。