移動WiMAX技術評估

摘要　IEEE 802.16e又稱為移動WiMAX技術，包含很多優(yōu)秀的無線通信傳輸技術。介紹了802.16e的評估背景，詳細闡述了評估的參數(shù)設計，并對評估結果進行了分析。

一、評估背景

IEEE 802.16e又稱為移動WiMAX技術，包含很多目前普遍認為性能表現(xiàn)良好的無線通信傳輸技術，如OFDMA、MIMO、頻率復用（Frequency Reuse）等。也正是由于這種原因，在2006年，WiMAX論壇在Intel、北電及三星電子等國際大公司的推助下，展開了全球部署計劃。

而第三代移動通信系統(tǒng)最早于1985年由國際電信聯(lián)盟（ITU）提出，當時稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)（FPLMTS），1996年更名為IMT-2000，意即該系統(tǒng)工作在2000 MHz頻段，最高業(yè)務速率可達2000 kbit/s，預期在2000年左右得到商用。從1997年開始，由于第二代移動通信系統(tǒng)的巨大成功，用戶的高速增長與有限的系統(tǒng)容量和業(yè)務之間的矛盾漸趨明顯，第三代移動通信的標準化工作從1997年開始進入實質階段。

在經過詳細的技術評估、研究分析及大量的協(xié)調和融合工作之后，在2000年5月，ITU-R 2000年全會（RA-2000）批準、通過了IMT-2000的無線接口技術規(guī)范（RSPC）建議，它分為CDMA和TDMA兩大類共五種技術，其中主流技術為以下三種CDMA技術：WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA。

雖然時至今日距IMT-2000的標準出爐已有7年的時間，但是WiMAX的支持者們仍希望移動WiMAX（IEEE 802.16e）能夠成為IMT-2000的標準之一，使移動WiMAX在更多國家可以得到頻譜牌照，獲得更加合法的身份。

2006年11月，在美國德克薩斯州達拉斯召開的全體會議上，美國IEEE 802委員會的執(zhí)行委員會正式向ITU-R提出要將IEEE 802.16e技術作為IMT-2000的一種標準方案的請求。2007年2月，ITU-R WP8F工作組發(fā)出通函，希望展開對IEEE 802.16e是否能夠成為IMT-2000的標準之一的評估工作。

二、IEEE 802.16e評估系統(tǒng)參數(shù)的設計

筆者很榮幸全程參與了本次中國評估小組（CHEG：Chinese Evaluation Group）對802.16e的評估工作�；�于ITU-R組織規(guī)定的評估準則和一些802.16e支持者提供的技術資料，CHEG通過三個月的集中技術評估，對仿真場景予以實現(xiàn)，并對該系統(tǒng)進行了全面的評估。最后收集、整理評估性能結果，在進行相應的分析后輸出評估報告。

圖1　功能模塊構架

圖1顯示了整個評估過程中各個功能模塊的架構。

評估主要分為三個部分進行，第一部分是參數(shù)的設計，其中包括鏈路級信道調制編碼等所采用的技術和參數(shù)的設定，系統(tǒng)級功率控制、干擾計算等參數(shù)的設計。除此之外，我們還對傳播信道模型環(huán)境、業(yè)務模型和天線類型進行了規(guī)定。具體參數(shù)如表1～3所示。

表1　IEEE 802.16e仿真參數(shù)

表2　IEEE 802.16e仿真參數(shù)-快衰狀況

表3　VoIP業(yè)務的空口參數(shù)

作的第二、三部分的工作，主要是逐一實現(xiàn)仿真架構、方法以及仿真詳細流程和系統(tǒng)性能輸出。

三、IMT-2000的技術需求和評估結果分析

經過上面的一系列工作流程，以及移動WiMAX支持公司提供的相應技術信息，我們作出了相應的評估意見，并對表示懷疑的問題做了相應的解釋。下面將從技術需求、普遍性需求和主觀需求三個方面提出IMT-2000系統(tǒng)的標準要求和評估結果分析。

表4主要是從技術需求標準方面來驗證802.16e技術是否符合IMT-2000的技術標準。

表4　候選技術的相應技術需求以及目標

表5主要給出了候選技術是否滿足一般性的需求標準方面的評估結果。

表5　候選技術的相應一般需求以及目標

表6給出了候選技術是否滿足用戶主觀需求的評估。

表6　候選技術的相應主觀需求以及目標

從表4～6可以看到，對于多數(shù)的功能需求，CHEG的觀點和支持者的觀點是相符合的，移動WiMAX技術能夠滿足IMT-2000系統(tǒng)的性能要求，但是也存在一定數(shù)量的不滿足的功能需求項。

從技術需求及目標的滿足狀況看，移動WiMAX技術存在較多的不滿足情況。例如，通過仿真我們發(fā)現(xiàn)，IEEE 802.16e無法應用于超大小區(qū)的通信場景。端到端的時延也不能完全滿足所有應用的傳輸時延都小于40 ms。

圖2所示即為VoIP業(yè)務模型下的用戶端到端傳輸時延的CDF曲線。

圖2　用戶的端到端包時延分布曲線

又比如，在IMT-2000系統(tǒng)的一般需求以及目標中，由于IEEE 802.16e的幀結構和IMT-2000通信系統(tǒng)的幀結構不同、雙工方式在不同系統(tǒng)中也不盡相同，所以也無法確認IEEE 802.16e可以完美實現(xiàn)同IMT-2000通信系統(tǒng)的無縫切換。

另外，從CHEG的評估輸出IOT曲線中顯示，系統(tǒng)平均IOT=9.1 dB（CDF曲線如圖3所示）。

圖3　IEEE 802.16e系統(tǒng)IOT分布曲線

要高出3GPP2給出的5～7 dB的一般通信系統(tǒng)IOT性能參考值，這說明系統(tǒng)中的干擾狀況比較嚴重。

基于以上各方面的敘述，可以看到移動WiMAX技術還是具有相當?shù)膽�用價值，不過在有些方面還需要進一步的完善，以滿足IMT-2000通信系統(tǒng)的要求。