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1、WiMAX簡介
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)展的時間表
從2001年10月IEEE制定第一個版本的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性，移動WiMAX也因此引起了更多制造商和運(yùn)營商的興趣和關(guān)注。
2、移動WiMAX技術(shù)的特點(diǎn)
2.1 移動WiMAX技術(shù)物理層特點(diǎn)
為了使移動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及非視距傳播需求，802.16e為了支持移動性推薦其頻率范圍為6GHz以下。鑒于我國2-6GHz 頻率的使用情況，移動WiMAX使用3.3GHz和3.5GHz的可能性較大，不過國家無線電管理部門還未正式對其分配頻段。
(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，同時支持突發(fā)性的高速率數(shù)據(jù)需求。MAC算法分配給單個終端用戶的資源可以從一個時隙到整個幀，這樣在任何時間都可以根據(jù)需求向某一個特定的用戶終端提供動態(tài)范圍非常大的吞吐量。
移動WiMAX接入層的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下3個方面：
(1)QoS
在不對稱的上下行容量、良好的資源劃分方式和靈活的資源分配機(jī)制下，移動WiMAX可以提供有QoS保障的數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用。移動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)移動性管理
對于移動通信而言，電池的壽命和越區(qū)切換是兩個關(guān)鍵的因素。移動WiMAX在這兩方面都做了精心設(shè)計(jì)。
首先，移動WiMAX有良好的功率管理機(jī)制。移動WiMAX技術(shù)支持睡眠和空閑兩種省電模式：睡眠模式在移動臺與基站失去聯(lián)系的情況下啟用，在睡眠模式下移動臺的功率和對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臺穿越被多個基站重疊覆蓋的區(qū)域時周期性的接收廣播信道的消息而不在某個基站進(jìn)行注冊，這樣對于移動臺可以避免進(jìn)行頻繁越區(qū)切換而對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。移動臺可以通過當(dāng)前的服務(wù)BS廣播的消息獲得相鄰小區(qū)的信息，或者通過請求分配掃描間隔或者是睡眠間隔來對鄰近的基站進(jìn)行掃描和測距的方式獲得相鄰小區(qū)信息，對其評估，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，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AnchorBS到另一個AnchorBS的切換。支持FBSS對于 MS和BS來說是可選的。進(jìn)行宏分集切換(MDHO)時，MS可以同時在多個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質(zhì)量。支持 MDHO對于MS和BS來說是可選的。
