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WiMAX系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

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無(wú)線接入互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的巨大需求推動(dòng)了無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)寬帶化、IP化、移動(dòng)化成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 。WiMAX技術(shù)是以IEEE802．16系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，兩年來(lái)發(fā)展迅速，逐漸成為城域?qū)拵o(wú)線接入技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn) 。
WiMAX系統(tǒng)主要有兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是指滿足固定寬帶無(wú)線接入的WiMAX802．16d標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是滿足固定和移動(dòng)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)WiMAX802．16e標(biāo)準(zhǔn) 。目前WiMAX論壇正在進(jìn)行16d產(chǎn)品的認(rèn)證工作，同時(shí)也在加緊制定16e的標(biāo)準(zhǔn) 。WiMAX的要害技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：
——OFDM／OFDMA 。正交頻分復(fù)用OFDM是一種高速傳輸技術(shù)，是未來(lái)無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)／下一代蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的要害技術(shù)之一，3GPP已將OFDM技術(shù)作為其LTE研究的主要候選技術(shù) 。在WiMAX系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)為物理層技術(shù)，主要應(yīng)用的方式有兩種：OFDM物理層和OFDMA物理層 。無(wú)線城域網(wǎng)OFDM物理層采用OFDM調(diào)制方式，OFDM正交載波集由單一用戶產(chǎn)生，為單一用戶并行傳送數(shù)據(jù)流 。支持TDD和FDD雙工方式，上行鏈路采用TDMA多址方式，下行鏈路采用TDM復(fù)用方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS自適應(yīng)天線系統(tǒng) 。無(wú)線城域網(wǎng)OFDMA物理層采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD雙工方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS 。OFDMA系統(tǒng)可以支持長(zhǎng)度為2048、1024、512和128的FFT點(diǎn)數(shù)，通常向下數(shù)據(jù)流被分為邏輯數(shù)據(jù)流 。這些數(shù)據(jù)流可以采用不同的調(diào)制及編碼方式以及以不同信號(hào)功率接入不同信道特征的用戶端 。向上數(shù)據(jù)流子信道采用多址方式接入，通過(guò)下行發(fā)送的媒質(zhì)接入?yún)f(xié)議（MAP）分配子信道傳輸上行數(shù)據(jù)流 。雖然OFDM技術(shù)對(duì)相位噪聲非常敏感，但是標(biāo)準(zhǔn)定義了ScalableFFT，可以根據(jù)不同的無(wú)線環(huán)境選擇不同的調(diào)制方式，以保證系統(tǒng)能夠以高性能的方式工作 。
——HARQ 。HARQ技術(shù)因?yàn)樘岣吡祟l譜效率，所以可以明顯提高系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)因?yàn)橹貍骺梢詭?lái)合并增益，所以間接擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋范圍 。在16e的協(xié)議中雖然規(guī)定了信道編碼方式有卷積碼（CC）、卷積Turbo碼（CTC）和低密度校驗(yàn)碼（LDPC）編碼，但是對(duì)于HARQ方式，根據(jù)目前的協(xié)議，16e中只支持CC和CTC的HARQ方式 。具體規(guī)定為：在16e協(xié)議中，混合自動(dòng)重傳要求（HARQ）方法在MAC部分是可選的 。HARQ功能和相關(guān)參數(shù)是在網(wǎng)絡(luò)接入過(guò)程或重新接入過(guò)程中用消息SBC被確定和協(xié)商的 。HARQ是基于每個(gè)連接的，它可以通過(guò)消息DSA／DSC確定每個(gè)服務(wù)流是否有HARQ的功能 。
——AMC 。AMC在WiMAX的應(yīng)用中有其特有的技術(shù)要求，由于AMC技術(shù)需要根據(jù)信道條件來(lái)判定將要采用的編碼方案和調(diào)制方案，所以AMC技術(shù)必須根據(jù)WiMAX的技術(shù)特征來(lái)實(shí)現(xiàn)AMC功能 。與CDMA技術(shù)不同的是，由于WiMAX物理層采用的是OFDM技術(shù)，所以時(shí)延擴(kuò)展、多普勒頻移、PAPR值、小區(qū)的干擾等對(duì)于OFDM解調(diào)性能有重要影響的信道因素必須被考慮到AMC算法中，用于調(diào)整系統(tǒng)編碼調(diào)制方式，達(dá)到系統(tǒng)瞬時(shí)最優(yōu)性能 。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)定義了多種編碼調(diào)制模式，包括卷積編碼、分組Turbo編碼（可選）、卷積Turbo碼（可選）、零咬尾卷積碼（ZeroTailbaitingCC）（可選）和LDPC（可選），并對(duì)應(yīng)不同的碼率，主要有1／2、3／5、5／8、2／3、3／4、4／5、5／6等碼率 。
【W(wǎng)iMAX系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析】——MIMO 。對(duì)于未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，如何能夠在非視距和惡劣信道下保證高的QoS是一個(gè)要害問(wèn)題，也是移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究重點(diǎn) 。對(duì)于SISO系統(tǒng)，假如要滿足上述要求就需要較多的頻譜資源和復(fù)雜的編碼調(diào)制技術(shù)，而頻譜資源的有限和移動(dòng)終端的特性都制約著SISO系統(tǒng)的發(fā)展，所以MIMO是未來(lái)移動(dòng)通信的要害技術(shù) 。MIMO技術(shù)主要有兩種表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼 。這兩種形式在WiMAX協(xié)議中都得到了應(yīng)用 。協(xié)議還給出了同時(shí)使用空間復(fù)用和空時(shí)編碼的形式 。目前MIMO技術(shù)正在被開(kāi)發(fā)應(yīng)用到各種高速無(wú)線通信系統(tǒng)中，但是目前很少有成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)，估計(jì)在MIMO技術(shù)的研發(fā)和實(shí)現(xiàn)上，還需要一段時(shí)間才能夠取得突破 。支持MIMO是協(xié)議中的一種可選方案，協(xié)議對(duì)MIMO的定義已經(jīng)比較完備了，MIMO技術(shù)能顯著地提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，可以大大提高系統(tǒng)的性能，未來(lái)將被多數(shù)設(shè)備制造商所支持 。

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