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1、WiMAX簡(jiǎn)介
WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)，它正迅速發(fā)展并將在無線城域網(wǎng)中扮演重要角色。WiMAX技術(shù)作為世界無線通信協(xié)議家庭中的重要一員，在整個(gè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)中所處位置如圖1所示。
WiMAX支持非視距傳播條件下的無線寬帶接入，它致力于為無線網(wǎng)絡(luò)提供低時(shí)延、高質(zhì)量的語音和數(shù)據(jù)服務(wù)。近兩年來，WiMAX技術(shù)正在迅速發(fā)展，其發(fā)展進(jìn)程如圖2所示。
圖1 全球不同覆蓋范圍的主要無線通信標(biāo)準(zhǔn)
圖2 WiMAX技術(shù)發(fā)展的時(shí)間表
從2001年10月IEEE制定第一個(gè)版本的802.16標(biāo)準(zhǔn)到2004年6月的802.16d(現(xiàn)稱為IEEE802.16-2004)均為固定的無線接入方式，不支持移動(dòng)性。直到2005年底IEEE發(fā)布802.16e標(biāo)準(zhǔn)，WiMAX才擁有性能比較好的移動(dòng)性，移動(dòng)WiMAX也因此引起了更多制造商和運(yùn)營(yíng)商的興趣和關(guān)注。
2、移動(dòng)WiMAX技術(shù)的特點(diǎn)
2.1 移動(dòng)WiMAX技術(shù)物理層特點(diǎn)
為了使移動(dòng)WiMAX技術(shù)具有更好的性能和更廣闊的應(yīng)用前景，其物理層設(shè)計(jì)頗具特點(diǎn)，其主要特點(diǎn)具體如下：
(1)所使用的頻段
IEEE 802.16d所推薦使用的頻段是2～11 GHz，它綜合考慮了世界無線電頻譜占用情況和移動(dòng)及非視距傳播需求，802.16e為了支持移動(dòng)性推薦其頻率范圍為6GHz以下。鑒于我國(guó)2-6GHz 頻率的使用情況，移動(dòng)WiMAX使用3.3GHz和3.5GHz的可能性較大，不過國(guó)家無線電管理部門還未正式對(duì)其分配頻段。
(2)OFDM/OFDMA
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，即正交頻分復(fù)用技術(shù)是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，適合在多徑衰落和多普勒頻移的無線信道中傳輸高速數(shù)據(jù)，它將是以后4G 中的核心技術(shù)之一。OFDM通過將頻率選擇性多徑衰落信道在頻域內(nèi)轉(zhuǎn)換為平坦信道，減小了多徑衰落的影響。
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，即OFDM物理層和OFDMA物理層。WiMAX的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)。
WiMAX的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。
2.2 移動(dòng)WiMAX技術(shù)接入層特點(diǎn)
IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)可以在同一信道中支持視頻、音頻數(shù)據(jù)流，同時(shí)支持突發(fā)性的高速率數(shù)據(jù)需求。MAC算法分配給單個(gè)終端用戶的資源可以從一個(gè)時(shí)隙到整個(gè)幀，這樣在任何時(shí)間都可以根據(jù)需求向某一個(gè)特定的用戶終端提供動(dòng)態(tài)范圍非常大的吞吐量。
移動(dòng)WiMAX接入層的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：
(1)QoS
在不對(duì)稱的上下行容量、良好的資源劃分方式和靈活的資源分配機(jī)制下，移動(dòng)WiMAX可以提供有QoS保障的數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用。移動(dòng)WiMAX根據(jù)需求不同提供不同QoS的服務(wù)，詳細(xì)情況參見表1（略）。
(2)移動(dòng)性管理
對(duì)于移動(dòng)通信而言，電池的壽命和越區(qū)切換是兩個(gè)關(guān)鍵的因素。移動(dòng)WiMAX在這兩方面都做了精心設(shè)計(jì)。
首先，移動(dòng)WiMAX有良好的功率管理機(jī)制。移動(dòng)WiMAX技術(shù)支持睡眠和空閑兩種省電模式：睡眠模式在移動(dòng)臺(tái)與基站失去聯(lián)系的情況下啟用，在睡眠模式下移動(dòng)臺(tái)的功率和對(duì)基站空中接口資源地使用都將最小化;空閑模式是指在移動(dòng)臺(tái)穿越被多個(gè)基站重疊覆蓋的區(qū)域時(shí)周期性的接收廣播信道的消息而不在某個(gè)基站進(jìn)行注冊(cè)，這樣對(duì)于移動(dòng)臺(tái)可以避免進(jìn)行頻繁越區(qū)切換而對(duì)于基站可以減少空中接口資源和越區(qū)切換通信量。
其次，IEEE 802.16e定義了3種越區(qū)切換方式，即硬切換、快速BS切換和宏分集切換。其中，硬切換是必須支持的切換方式，快速BS切換和宏分集切換是兩種可選的模式。移動(dòng)臺(tái)可以通過當(dāng)前的服務(wù)BS廣播的消息獲得相鄰小區(qū)的信息，或者通過請(qǐng)求分配掃描間隔或者是睡眠間隔來對(duì)鄰近的基站進(jìn)行掃描和測(cè)距的方式獲得相鄰小區(qū)信息，對(duì)其評(píng)估，尋找 潛在的目標(biāo)小區(qū)。切換既可以由MS決策發(fā)起，也可以由BS決策發(fā)起。在進(jìn)行快速基站切換(FBSS)時(shí)，MS只與 AnchorBS進(jìn)行通信。所謂快速是指不用執(zhí)行HO過程中的步驟就可以完成從一個(gè)AnchorBS到另一個(gè)AnchorBS的切換。支持FBSS對(duì)于 MS和BS來說是可選的。進(jìn)行宏分集切換(MDHO)時(shí)，MS可以同時(shí)在多個(gè)BS之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣可以獲得分集合并增益以改善信號(hào)質(zhì)量。支持 MDHO對(duì)于MS和BS來說是可選的。
