WiMAX系統(tǒng)具有可擴展性、安全性的特點,可以提供具有QoS保障的業(yè)務,提供高數(shù)據(jù)速率和較高的移動性支持。IEEE 802.16標準規(guī)定,物理層可支持1.25MHz~20MHz頻段寬帶。這種帶寬需求可以適應世界各地的帶寬需求,方便系統(tǒng)頻譜規(guī)劃,并且允許靈活的頻率復用和網(wǎng)絡規(guī)劃。為增強無線傳輸系統(tǒng)安全性,IEEE 802.16在MAC層中定義了一個保密子層來提供安全保障。WiMAX系統(tǒng)可以提供數(shù)據(jù)、語音、視頻各類服務,是與其作為支撐的關(guān)鍵技術(shù)的支持分不開的。這些支撐技術(shù)主要包括正交頻分復用(OFDM/OFDMA)技術(shù)、自適應天線系統(tǒng)、自適應編碼調(diào)制技術(shù)、快速資源調(diào)度技術(shù)等。
1.OFDM/OFDMA技術(shù)
WiMAX支持單載波和OFDM/OFDMA三種物理層結(jié)構(gòu)。其中,OFDM/OFDMA技術(shù)具有抗衰落、抗多徑能力強,頻譜效率高(碼速率最高可達100MHz)以及成本低等優(yōu)點,被認為是特別適合移動通信系統(tǒng)的一種技術(shù)。
通過指定每個用戶可以使用OFDM所有子載波中的一個(或一組),我們就得到了一種新的多址方式——OFDMA。OFDMA類似于常規(guī)的頻分復用( FDMA) ,但它不需要FDMA中必不可少的保護頻帶,從而避免了頻帶的浪費,提高系統(tǒng)容量。此外,OFDMA的分配機制非常靈活,它可以根據(jù)用戶業(yè)務量的大小動態(tài)分配子載波的數(shù)量(與TDMA中動態(tài)分配時隙數(shù)相似),并且可以在不同的子載波上使用不同的調(diào)制制式及發(fā)射功率,因而可以達到很高的頻譜利用率。OFDM/OFDMA技術(shù)作為4G移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一,已經(jīng)得到業(yè)界普遍共識。
2.先進的多天線技術(shù)
寬帶無線接入系統(tǒng)的一個主要先決條件就是能夠在保持高性能運行狀態(tài)的同時,可以在視距(LOS)與非視距(NLOS)條件下正常運行。WiMAX支持各種先進的天線技術(shù),主要可分為三類:自適應波束成型技術(shù)、空間分集技術(shù)與空間復用技術(shù)。
3.鏈路自適應技術(shù)
除了以O(shè)FDM/OFDMA及多天線為代表的先進物理層技術(shù),在WiMAX的MAC層還采用了一系列先進技術(shù),確保系統(tǒng)性能:WiMAX采用自動重傳請求(ARQ)和混合自動重傳請求(HARQ)機制來快速應答和重傳糾錯;采用了自動功率控制技術(shù)來降低信道間干擾;采用了自適應調(diào)制編碼技術(shù)來提高傳輸速率。
4.面向連接的MAC層協(xié)議及QoS服務
WiMAX采用時分多址方式,可以是TDD模式或FDD模式。其MAC層提供面向連接的業(yè)務。這種方式將數(shù)據(jù)包分成業(yè)務流,業(yè)務流通過邏輯鏈路傳送。WiMAX系統(tǒng)定義了業(yè)務流的服務質(zhì)量參數(shù)集,提供面向鏈接的QoS保障。WiMAX支持固定速率、實時可變比特率(VBR)、非實時可變比特率、盡力而為四種業(yè)務類型,這種差異化服務可以很好提供QoS服務。
5.動態(tài)帶寬分配
在TDMA+OFDM/OFDMA多址方式下工作,WiMAX可按用戶需要動態(tài)分配傳輸帶寬,在多用戶、多業(yè)務的情況下提高了頻譜和設(shè)備的利用率。
6.安全性保障
為增強無線傳輸系統(tǒng)安全性,IEEE 802.16在MAC層中定義了一個保密子層來提供安全保障。保密子層主要包括兩個協(xié)議:數(shù)據(jù)加密封裝協(xié)議和密鑰管理協(xié)議(PKM)。