寬帶無線接入技術(shù)WiMAX

會(huì)計(jì)學(xué)1寬帶無線接入技術(shù)寬帶無線接入技術(shù)WiMAX一一WiMAX的概述的概述二二.802.16協(xié)議棧參考模型協(xié)議棧參考模型 三三.WiMAX關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)四四.WiMAX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與3G第1頁(yè)/共12頁(yè) WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access：全球微波接入互操作：全球微波接入互操作)作為一種新興的寬帶無線接入作為一種新興的寬帶無線接入技術(shù)，一經(jīng)提出便受到了業(yè)界的普遍關(guān)注它的主要技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)，一經(jīng)提出便受到了業(yè)界的普遍關(guān)注它的主要技術(shù)特點(diǎn)是傳輸速率高、覆蓋范圍大、支持移動(dòng)性、提供是傳輸速率高、覆蓋范圍大、支持移動(dòng)性、提供QoS保證并采保證并采用基于全用基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組化、接入寬帶化和終的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組化、接入寬帶化和終端移動(dòng)化三者合一，因而具有廣泛的應(yīng)用前景為了獲得更大端移動(dòng)化三者合一，因而具有廣泛的應(yīng)用前景為了獲得更大的覆蓋范圍、更高的傳輸速率和更好的服務(wù)質(zhì)量，推動(dòng)與保證的覆蓋范圍、更高的傳輸速率和更好的服務(wù)質(zhì)量，推動(dòng)與保證基于基于IEEE 802.16系列標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線設(shè)備的兼容性和互操作性，系列標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線設(shè)備的兼容性和互操作性，Intel、富士通和諾基亞等公司于、富士通和諾基亞等公司于2001年共同成立了非營(yíng)利性工年共同成立了非營(yíng)利性工業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟WiMAX論壇。

從此論壇從此WiMAX就成為就成為IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的代名詞系列標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的代名詞一一WiMAX的概述的概述第2頁(yè)/共12頁(yè)二二.802.16協(xié)議棧參考模型協(xié)議棧參考模型 IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)定義的空中接口由物理層MAC層組成，如下圖所示物理層由傳輸匯聚子層(TCL)和物理媒質(zhì)依賴子層(PMD)組成，通常說的物理層主要是指PMDTCL將收到的MAC層數(shù)據(jù)分段，封裝成TCL協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)PMD則具體執(zhí)行信道編碼、調(diào)制解調(diào)等一系列處理過程MAC層采用分層結(jié)構(gòu)，分為三個(gè)子層：特定服務(wù)匯聚子層(CS)、公共部分子層(CPS)和安全子層1)CS子層負(fù)責(zé)和高層接口，匯聚上層不同業(yè)務(wù)它將通過服務(wù)訪問點(diǎn)(SAP)收到的外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和映射為MAC業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元，并傳遞到MAC層的SAP協(xié)議提供了多個(gè)CS規(guī)范作為與外部各種協(xié)議的接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)ATM、IP等協(xié)議數(shù)據(jù)的透明傳輸2)CPS子層實(shí)現(xiàn)主要的MAC功能，包括系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接建立和連接維護(hù)等它通過MAC層SAP接收來自各種CS層的數(shù)據(jù)并分類到特定的MAC連接，同時(shí)對(duì)物理層上傳輸和調(diào)度的數(shù)據(jù)實(shí)施QoS控制3)安全子層的主要功能是提供認(rèn)證、密鑰交換和加解密處理。

該子層支持128位、192位及256位加密系統(tǒng)，并采用數(shù)字證書的認(rèn)證方式，以保證信息的安全傳輸?shù)?頁(yè)/共12頁(yè)IEEE 802.16協(xié)議棧參考模型協(xié)議棧參考模型第4頁(yè)/共12頁(yè)三三.WiMAX關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)(1)OFDM與與OFDMA(2)多天線技術(shù)多天線技術(shù)(3)自適應(yīng)調(diào)制編碼自適應(yīng)調(diào)制編碼(4)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(H-ARQ)第5頁(yè)/共12頁(yè) 無線信道的時(shí)變和衰落特性決定了信道容量是一個(gè)時(shí)變的隨機(jī)變量，自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)技術(shù)就是根據(jù)信道條件動(dòng)態(tài)調(diào)整編碼和調(diào)制方式，以提高傳輸速率或系統(tǒng)吞吐量基本方法是根據(jù)對(duì)信道質(zhì)量的測(cè)量結(jié)果，在信道條件較好時(shí)使用高階調(diào)制和高編碼速率(例如64QAM，5/6碼率)，以實(shí)現(xiàn)更高的峰值速率；而在信道條件較差時(shí)使用低階調(diào)制和低編碼速率(例如QPSK，1/2碼率)，以保證傳輸性能通過改變調(diào)制編碼方式而不是發(fā)射功率來改善性能，還可以在很大程度上降低因發(fā)射功率提高而引入的額外干擾自適應(yīng)調(diào)制編碼自適應(yīng)調(diào)制編碼第6頁(yè)/共12頁(yè) 在現(xiàn)代移動(dòng)通信中，系統(tǒng)擁有多種物理層（PHY）傳輸模式可供選擇，自適應(yīng)調(diào)制編碼實(shí)際上就是根據(jù)信道條件合理的選擇PHY傳輸模式，如下圖所示，采用PHY模式1。

在信道信噪比較高時(shí)，系統(tǒng)吞吐量較低；而采用PHY模式8（64-QAM調(diào)制，碼率為3/4卷積碼編碼）時(shí)，雖然在高信噪比時(shí)系統(tǒng)吞吐量很高，但當(dāng)信道處于較低信噪比時(shí)，無法進(jìn)行正常通信，而采用自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)則很好的在通信的可穩(wěn)定性與系統(tǒng)吞吐量之間取得折中，圓滿的解決了二者的矛盾第7頁(yè)/共12頁(yè)自適應(yīng)調(diào)制編碼的突出優(yōu)點(diǎn)自適應(yīng)調(diào)制編碼的突出優(yōu)點(diǎn)第8頁(yè)/共12頁(yè)四四.WiMAX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與3G 從技術(shù)角度來看，從技術(shù)角度來看，3G系統(tǒng)主要以系統(tǒng)主要以CDMA技術(shù)為核心，而技術(shù)為核心，而802.16e則以正交則以正交頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（OFDM）和多天線）和多天線MIMO（Multi-Input Multi-Output）技術(shù)為）技術(shù)為核心CDMA系統(tǒng)具有容量大、頻譜利用率高的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上可以系統(tǒng)具有容量大、頻譜利用率高的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上可以很好地克服因頻率選擇性衰落所引起的符號(hào)間干擾問題但是，對(duì)于高速很好地克服因頻率選擇性衰落所引起的符號(hào)間干擾問題但是，對(duì)于高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說，CDMA系統(tǒng)的主要問題在于擴(kuò)頻增益與高速數(shù)據(jù)流之間的系統(tǒng)的主要問題在于擴(kuò)頻增益與高速數(shù)據(jù)流之間的矛盾。

在保證相同帶寬的前提下，若對(duì)高速數(shù)據(jù)流所使用的擴(kuò)頻增益太高，矛盾在保證相同帶寬的前提下，若對(duì)高速數(shù)據(jù)流所使用的擴(kuò)頻增益太高，就會(huì)大大限制就會(huì)大大限制CDMA系統(tǒng)噪聲平均的優(yōu)點(diǎn)，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一系統(tǒng)噪聲平均的優(yōu)點(diǎn)，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一定的影響；定的影響；OFDM技術(shù)本質(zhì)上講它是一種多載波調(diào)制技術(shù)從頻域看，它通過把技術(shù)本質(zhì)上講它是一種多載波調(diào)制技術(shù)從頻域看，它通過把無線通信信道劃分為多個(gè)窄帶子信道同時(shí)并行傳送，在每個(gè)子信道上使用無線通信信道劃分為多個(gè)窄帶子信道同時(shí)并行傳送，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制這樣，盡管總的信道特性是非平坦的，具有頻率選一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制這樣，盡管總的信道特性是非平坦的，具有頻率選擇性，但對(duì)每個(gè)子信道而言卻都是窄帶平坦信道從時(shí)域來看，擇性，但對(duì)每個(gè)子信道而言卻都是窄帶平坦信道從時(shí)域來看，OFDM通通過使用串并變換使得數(shù)據(jù)傳輸速率降低，符號(hào)持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，從而提高了過使用串并變換使得數(shù)據(jù)傳輸速率降低，符號(hào)持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，從而提高了對(duì)抗由于多徑時(shí)延所引起的符號(hào)間干擾的能力對(duì)抗由于多徑時(shí)延所引起的符號(hào)間干擾的能力第9頁(yè)/共12頁(yè) 從一些傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商的角度看來，從一些傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商的角度看來，WiMAX還還不能視為一種真正意義上的移動(dòng)通信技術(shù)，它在不能視為一種真正意義上的移動(dòng)通信技術(shù)，它在切換、漫游等方面的性能比切換、漫游等方面的性能比3G系統(tǒng)要差，例如尚系統(tǒng)要差，例如尚不能支持移動(dòng)過程中的無縫切換。

另外不能支持移動(dòng)過程中的無縫切換另外WiMAX芯片、端和設(shè)備對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的支持能力還顯不足為芯片、端和設(shè)備對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的支持能力還顯不足為此，此，WiMAX還需加快其技術(shù)演進(jìn)和終端開發(fā)的還需加快其技術(shù)演進(jìn)和終端開發(fā)的進(jìn)程，方有可能在各種同類技術(shù)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中及進(jìn)程，方有可能在各種同類技術(shù)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中及早實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的規(guī)模化應(yīng)用早實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的規(guī)?；瘧?yīng)用第10頁(yè)/共12頁(yè)第11頁(yè)/共12頁(yè)。