1.系統(tǒng)分層模型及協(xié)議結(jié)構(gòu)

UMB的協(xié)議則是由多個(gè)文件所組成的，名稱(chēng)為C.S0084-00x，其中x取值為0至9，即共計(jì)10個(gè)文件[1-10]。圖1給出了協(xié)議文件及其對(duì)應(yīng)的分層。編號(hào)為C.S0084-000的文件是概述文件，介紹了協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和通用定義；C.S0084-001/2/3/4分別從底層到高層介紹了四個(gè)子層的功能；網(wǎng)絡(luò)安全功能主要位于應(yīng)用層和無(wú)線鏈路層，在文件C.S0084-005給出相關(guān)的內(nèi)容；C.S0084-006/7/8分別描述了路由控制平面、會(huì)話控制平面和連接控制平面，這三個(gè)控制平面貫穿系統(tǒng)的四個(gè)子層；廣播多播功能的上層內(nèi)容包含在C.S0084-009文件中。
UMB系統(tǒng)分層模型及協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。從分層結(jié)構(gòu)上講，UMB系統(tǒng)可以分為四個(gè)子層，從上至下分別為應(yīng)用層、無(wú)線鏈路層、MAC層和物理層。其中，物理層協(xié)議規(guī)定了前反向信道的信道結(jié)構(gòu)、調(diào)制編碼方案等內(nèi)容；MAC定義了物理層接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程；無(wú)線鏈路層主要為應(yīng)用層包提供服務(wù)、復(fù)用以及服務(wù)質(zhì)量協(xié)商；應(yīng)用層提供多種業(yè)務(wù)以及相關(guān)的信令和路由協(xié)議。從控制平面上講，UWB系統(tǒng)可以分為路由控制平面、會(huì)話控制平面和連接控制平面。其中，連接控制平面定義了空口鏈路連接的建立和維持；會(huì)話控制平面提供協(xié)議協(xié)商和配置服務(wù)；路由控制平面提供路由的創(chuàng)建、維護(hù)和拆除功能。安全功能主要包括關(guān)鍵交換、加密和保證消息的完整性。廣播多播上層協(xié)議定義了用于廣播多播服務(wù)的相關(guān)規(guī)定。系統(tǒng)的各個(gè)層面均包含一個(gè)或多個(gè)具體的協(xié)議，這些協(xié)議使用信令或報(bào)頭實(shí)現(xiàn)與空口另一側(cè)對(duì)等端的通信。
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2.信道結(jié)構(gòu)
在前向鏈路上，根據(jù)信道的功能及其傳輸位置，可以分為四大類(lèi)，下圖（a）繪出了信道分類(lèi)及其中包含的具體信道名稱(chēng)。在反向鏈路上，每個(gè)物理幀可以分為CDMA分段和OFDMA分段兩個(gè)部分，下圖（b）給出了反向信道及其所屬的分段。
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在前向鏈路和反向鏈路上，物理層的基本傳輸單元均為一個(gè)“超幀(superframe)”。在前向鏈路上，一個(gè)超幀由前導(dǎo)符號(hào)和NFL個(gè)前向物理幀構(gòu)成。在反向鏈路上，一個(gè)超幀僅由NRL個(gè)反向物理幀構(gòu)成。此外，協(xié)議中指明NFL和NRL的取值均為25，并且保持不變。

反向超幀的第一個(gè)物理幀的長(zhǎng)度比其他物理幀的長(zhǎng)度略長(zhǎng)，其長(zhǎng)度為前向前導(dǎo)和物理幀的長(zhǎng)度之和。這是出于保持前反向鏈路的超幀在
時(shí)間上是對(duì)齊的考慮而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)中每個(gè)超幀及其中的物理幀均有一個(gè)唯一的序號(hào)標(biāo)識(shí)。
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前反向鏈路均使用OFDM方式。前向前導(dǎo)和物理幀包含多個(gè)OFDM符號(hào)，協(xié)議中為8個(gè)。而根據(jù)前文提到的內(nèi)容，反向超幀的第一個(gè)物理幀長(zhǎng)度為前導(dǎo)和物理幀長(zhǎng)度之和。因此，反向超幀第一個(gè)物理幀的長(zhǎng)度為16個(gè)OFDM符號(hào)，其余的為8個(gè)OFDM符號(hào)。一個(gè)OFDM符號(hào)又由多個(gè)子載波構(gòu)成，其子載波個(gè)數(shù)由開(kāi)銷(xiāo)信令信息指定，取值可以是128、256、512、1024或2048個(gè)。特別地，系統(tǒng)還可以支持半雙工模式此時(shí)，任意兩個(gè)相鄰的物理幀之間均需要加入保護(hù)時(shí)間。此外，反向超幀的第一個(gè)物理幀只包含8個(gè)OFDM符號(hào)，并且與前行超幀中編號(hào)為0的物理幀對(duì)齊，也就是說(shuō)在前向前導(dǎo)對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)反向鏈路上不發(fā)送任何信息。

3.系統(tǒng)同步方式

UMB系統(tǒng)除了支持同步模式之外，還可以支持異步模式。當(dāng)某個(gè)扇區(qū)的傳輸時(shí)間基準(zhǔn)是以一個(gè)本地系統(tǒng)時(shí)間作為參考的，而不是以全球系統(tǒng)時(shí)間為參考的，那么就認(rèn)為該扇區(qū)使用的是異步模式。此時(shí)，該扇區(qū)需保持其時(shí)間基準(zhǔn)的穩(wěn)定性，包括時(shí)間漂移和時(shí)間校準(zhǔn)頻率。其中，系統(tǒng)的許多操作都是基于輔助參數(shù)PilotPhase進(jìn)行的。在同步模式中，該參數(shù)在每個(gè)超幀內(nèi)的取值不斷變化，以保證導(dǎo)頻所受到的干擾是時(shí)變的。而在異步模式中，每個(gè)扇區(qū)的PilotPhase取值保持不變，以避免不同扇區(qū)同時(shí)使用同一個(gè)PilotPhase值，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)頻沖突。

4. 多天線技術(shù)
UMB系統(tǒng)支持多天線（MIMO）技術(shù)。其中涉及到了兩個(gè)主要的概念：邏輯天線和束天線。
一個(gè)邏輯天線是多個(gè)物理天線的線性組合，并可以隨時(shí)間和頻率而不斷變化。從而使接收端觀察到的是一個(gè)線性的、非時(shí)變信道�？梢�(jiàn)，一個(gè)邏輯信道上的數(shù)據(jù)傳輸可能會(huì)涉及多個(gè)或者全部的物理天線。但是，協(xié)議中并未規(guī)定物理信道與邏輯信道之間的映射關(guān)系。某些特定的邏輯天線被稱(chēng)為“有效天線”。每個(gè)有效天線都與前向公共導(dǎo)頻信道和前向信道質(zhì)量指示導(dǎo)頻信道相關(guān)聯(lián)。

一個(gè)束天線同樣由物理天線的組合構(gòu)成。但是，每個(gè)束天線中所包含的物理天線保持不變。同樣的，協(xié)議中也沒(méi)有規(guī)定物理天線的組合方式。某些物理信道，例如前向?qū)Ｓ脤?dǎo)頻信道，需要在束天線上進(jìn)行傳輸。

5.調(diào)制編碼技術(shù)
在UMB系統(tǒng)中，引入了tail-biting（銜尾）卷積碼。在普通的卷積碼編碼過(guò)程中，為了使接收端寄存器的終止?fàn)顟B(tài)與初始狀態(tài)相同，需要在輸入序列的末尾添加若干個(gè)零比特。而在tail-biting方案中，是通過(guò)在接收端將末尾的部分序列移到起始序列的前面，同時(shí)將起始的部分序列移到末尾序列之后，構(gòu)成新的序列進(jìn)行解碼的，無(wú)需在發(fā)送序列的末尾添加零比特，因此可以進(jìn)一步提高編碼效率。分層調(diào)制是將任意兩種調(diào)制方案疊加構(gòu)成的。在廣播多播服務(wù)中，可以在基層的QPSK或16QAM調(diào)制上疊加一個(gè)高層的QPSK來(lái)構(gòu)成新的星座圖。其中，高層的星座圖具有一個(gè)逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)角，其值通過(guò)廣播協(xié)議中的信令確定。
此外，在部分信道中，還使用了低密度奇偶校驗(yàn)（LDPC）碼。該碼具有比Turbo碼更好的性能，并且編碼更簡(jiǎn)單。在譯碼時(shí)，可以采用并行譯碼的方式，極大的提高譯碼效率。因此，常用于高容量數(shù)據(jù)傳輸。