WiMAX:協議標準、空口技術規範已經較完備

發佈時間：2007.11.26 14:31 來源：通信世界 作者：王瑩

WiMAX 以其傳輸速率高、建網速度快、建設成本低、覆蓋面積廣、頻譜利用率高等特點受到全球眾多廠商的追捧，今年10月底入圍3G標準更是給WiMAX的商用鋪平 了道路。本期專題圍繞WiMAX技術演進、商用關鍵問題、國內運營商組網模式、設備認證測試動態等幾大熱點話題，解析WiMAX進入3G標準行列之後具體 的技術演進和現實問題，並推薦優秀的WiMAX解決方案供業界參考。

背景介紹

一般在文獻中，名詞WiMAX與IEEE802.16可通用。但實際上WiMAX與 IEEE802.16存在一定區別。WiMAX基於IEEE802.16協議族，包含多個協議，如圖1所示。其中主流的標準有: IEEE 802.16-2004, 它由IEEE于2004年通過，採用2~66GHz頻段，支援多種QoS優先級。802.16d涵蓋了802.16-2001至802.16a標準，是相 對成熟的一個標準。為了更好地支援移動性，提供移動寬帶接入，IEEE于2005年底通過、並在2006年2月發佈了802.16e(IEEE 802.16-2005)規範。協議對802.16d協議OFDMA(正交頻分復用接入) PHY進行了擴展和改進，同時在MAC層增加了切換流程和信令支援，通常認為802.16d使用OFDM-PHY規範，802.16e使用OFDMA- PHY規範。IEEE 802.16j，是移動多跳中繼(MMR)系統規範，用於擴大覆蓋範圍，提高系統容量，負載均衡等用途，預計于2008年發佈。IEEE 802.16m是以ITU-R所提的4G規格做為目標來制定的，目前已初步完成技術需求文件。

物理層關鍵技術

WiMAX所採用的MIMO-OFDM/OFDMA是公認的下一代無線通信的基石。 OFDM也稱正交頻分復用，其基本原理是將高速數據流轉換成並行的低速數據流，並將數據流交織編碼調製到正交的子信道上進行傳輸，因此頻譜利用率高。 OFDMA又稱正交頻分復用多址，它能夠通過下行鏈路復用傳輸到多個用戶，上行鏈路多址接入多個子信道，從而進一步提高頻譜利用率。此外，OFDMA可以 靈活地適應帶寬要求，並通過固定子載波頻率間隔和符號時間，減少對上層的影響。

在3G標準中，WCDMA和cdma2000隻支援FDD，TD-SCDMA只支援 TDD，而WiMAX可以支援TDD和FDD。但移動WiMAX的最初標准將只支援TDD，隨後會考慮用FDD來適應不同國家電信體制要求。雖然TDD要 求系統同步，但TDD能夠有效支援非對稱業務，利用上下行信道的資訊對稱性更好地支援鏈路自適應、MIMO和其他閉式環路技術。

此外，WiMAX還採用了自適應調製和編碼(AMC)、混合自動重傳請求(HARQ)及快速信道反饋(CQICH)等技術，可以得到有效的信道干擾噪聲比，計算出MIMO天線選擇和資源分配，使信道資訊的計算可以更加準確，並提高系統容量、擴大覆蓋範圍。

MAC層關鍵技術

802.16標準建立的初衷是為了傳播寬帶語音、數據、視頻流業務。因此在同一信道 上，MAC層不但要支援高峰值速率要求的突發性數據業務，同時還要支援視頻流以及時延敏感的語音業務。MAC調度業務是為了能夠有效利用資源，把寬帶數據 業務在時變寬帶無線信道上傳輸。其中快速數據調度、上下行調度、動態資源分配、面向QoS和頻率選擇性調度等特性保證了WiMAX能夠服務於寬帶數據業 務。

WiMAX可以滿足不同業務品質的要求。在WiMAX的MAC層中，QoS參數定義了該業務流的傳輸順序和調度優先級，從而保證了空口的精確控制。業務流參數可以通過MAC層消息動態請求分配資源。

技術亮點

智慧天線技術一般涉及到在多個天線上復向量或矩陣的計算，而復向量均衡器不能夠抵抗頻率選擇性衰落，因此OFDMA可以很好地支援智慧天線。可支援的智慧天線技術包括波束賦形(Beamforming)、空時碼(STC)、空間復用。

WiMAX可支援頻率復用因子為1的頻率復用。但是這樣會引起小區邊緣用戶的高信道間干擾(CCI)，從而降低其服務品質。部分頻率復用(FFR)可以使小區邊緣的用戶只佔據部分頻譜，從而避免了CCI，提高小區邊緣性能。

多播廣播業務(MBS)聯合了DVB-H，MediaFLO和3GPPE-UTRA的最佳特性，能夠使用單頻率網(SFN)實現高數據速率和覆蓋、靈活分配資源、節能、支援音頻視頻等數據廣播以及低的信道切換時間。

技術難點

OFDM系統具有較高的PAR，從而對PAR抑制技術提出了較高的要求，對功放、動態範圍、AD/DA的設計都提出了更高的要求。WiMAX對基帶和中射頻設計也都提出了較高的需求，使得終端複雜度提高。

MIMO技術在蜂窩無線通信系統中的性能，需要在外場測試和現網運行過程中進行驗證和優化完善。此外，單頻網的網路規劃和小區間干擾協調實現需要通過外場測試和現網運行來進行驗證和優化，部分頻率復用實現機制也需要驗證和優化。

WiMAX的協議標準、空口技術規範已經較完備，但網路架構等方面的協議規範還在制訂中。