wimax階段性研究匯報(bào)

2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)1Wimax階段性研究匯報(bào)06.42022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)2介紹所涉及的內(nèi)容Wimax介紹Wimax標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)Wimax協(xié)議模型Wimax主要標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)Wimax關(guān)鍵技術(shù)Wimax與3G的對(duì)比Wimax發(fā)展前瞻2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)3什么是Wimax？2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)41.Wimax介紹WiMAX（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，全球微波接入互操作性）專為支持電信運(yùn)營(yíng)商級(jí)部署和低成本、免許可證部署而設(shè)計(jì)的、獲WiMAX論壇認(rèn)證的系統(tǒng)，不僅將提供大吞吐量（在20MHz新信道上最高可達(dá)75Mbps），而且還能夠在近視距和非視距環(huán)境中實(shí)現(xiàn)3～5英里的信號(hào)傳播距離。這些系統(tǒng)擁有足夠的容量，可以同時(shí)支持?jǐn)?shù)百個(gè)使用T-1連接速度的公司和數(shù)千個(gè)使用DSL連接速度的家庭。

2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)52.Wimax標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)6802.16IEEE802.16工作組于2002年4月8日正式發(fā)布了IEEE802.16-2001標(biāo)準(zhǔn)，為寬帶無線接入(BWA)定義了無線城域網(wǎng)(WMAN)的空中接口規(guī)范，它標(biāo)志著寬帶無線接入將作為一個(gè)新的主要途徑，把各商業(yè)機(jī)構(gòu)和家庭接入全球電信核心網(wǎng)。IEEE802.16-2001工作在10～66GHz頻段，由于這個(gè)頻段對(duì)于像建筑物和樹這樣的障礙物無穿透能力，故要求基站和用戶站是視距(LOS)鏈路，從而限制了基站的覆蓋范圍。同時(shí)由于用戶站天線的安裝要求很高，并且系統(tǒng)受雨衰影響較大2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)7802.16aIEEE802.16工作組于2003年4月頒布了IEEE802.16a，該標(biāo)準(zhǔn)支持的工作頻段為2～11GHz，包括了需要發(fā)放牌照頻段和免牌照的頻段。與高頻段相比，該頻段能以更低的成本提供更大的用戶覆蓋，系統(tǒng)受雨衰影響不大，系統(tǒng)可以在非視距傳輸環(huán)境下運(yùn)行，大大降低了用戶站安裝的要求。另外，IEEE802.16a的MAC層提供服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證機(jī)制，可支持語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，增加了對(duì)網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的支持，能適應(yīng)各種物理層環(huán)境。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)8802.16dIEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)僅僅是IEEE802.16-2001標(biāo)準(zhǔn)的修改和擴(kuò)展，不是一個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)，所以2004年7月IEEE802.16組織又通過了IEEE802.16d。IEEE802.16d對(duì)2～66GHz頻段的空中接口物理層和MAC層做了詳細(xì)規(guī)定，定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的MAC層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)IEEE802.16-2001和IEEE802.16a進(jìn)行了整合和修訂，但仍屬于固定寬帶無線接入規(guī)范，是相對(duì)比較成熟并且最具實(shí)用性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)9802.16eIEEE802.16e是工作在2～6GHz頻段支持移動(dòng)性的寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)。制訂它的目的是為了實(shí)現(xiàn)既能提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又使用戶具有移動(dòng)性的寬帶無線接入解決方案。IEEE802.16e的目標(biāo)是能夠向下兼容IEEE802.16d，因此IEEE802.16e的標(biāo)準(zhǔn)化工作基本上是在IEEE802.16d的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在IEEE802.16d固定無線接入標(biāo)準(zhǔn)研制的基礎(chǔ)上，為了支持移動(dòng)特性，IEEE802.16e提出了具有移動(dòng)特性的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，并于2004年9月通過了草案，但由于種種原因推遲發(fā)布，到了直到06年1月底才正式發(fā)布。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)10幾個(gè)重要的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)除了以上幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外，另外還有3個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)：2002年正式發(fā)布的IEEE802.16c，它是對(duì)IEEE802.16的增補(bǔ)，是使用10～66GHz頻段IEEE802.16系統(tǒng)的兼容性標(biāo)準(zhǔn)，它詳細(xì)規(guī)定了工作于10～66GHz頻段的IEEE802.16系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上的一系列特性和功能。IEEE802.16f，它定義了IEEE802.16系統(tǒng)MAC層和物理層的管理信息庫(kù)(MIB)以及相關(guān)的管理流程。IEEE802.16g，制訂它的目的是為了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.16系統(tǒng)管理流程和接口，從而實(shí)現(xiàn)IEEE802.16設(shè)備的互操作性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、移動(dòng)性和頻譜的有效管理。IEEE802.16f和IEEE802.16g這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是的目的是在網(wǎng)絡(luò)管理層面形成新標(biāo)準(zhǔn)。目前標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作處于起步階段。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)11IEEE協(xié)議族IEEEStd802.16-2001

固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口IEEEStd802.16?/Conformance01-2003

協(xié)議執(zhí)行一致性陳述10–66GHzIEEEStd802.16?/Conformance02-2003

測(cè)試配套結(jié)構(gòu)和測(cè)試目的IEEEStd802.16?/Conformance03-2004

射頻一致性測(cè)試IEEEStd802.16?-2004(802.16d)

固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口IEEEStd802.16e?-2005 PhysicalandMediumAccess ControlLayersforCombinedFixedandMobileOperationinLicensedBands

授權(quán)頻段物理層和MAC層聯(lián)合固定和移動(dòng)操作……2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)12Wimax與802.16協(xié)議族的關(guān)系WiMAX論壇成立于2001年4月，最初該組織旨在對(duì)基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)和ETSIHiperMAN標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認(rèn)證，通過WiMAX認(rèn)證的產(chǎn)品會(huì)擁有“WiMAX(r)CERTIFIED”標(biāo)識(shí)。隨著802.16e技術(shù)和規(guī)范的進(jìn)展，該組織的目標(biāo)也逐步擴(kuò)展，不僅要建立一整套基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)和ETSIHiperMAN標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證體系，同時(shí)還致力于可運(yùn)營(yíng)的寬帶無線接入系統(tǒng)的研究、需求的分析、應(yīng)用模式的探索、市場(chǎng)的拓展等一系列大力促進(jìn)寬帶無線接入市場(chǎng)發(fā)展的工作。通常認(rèn)為，IEEE802.16工作組是IEEE802.16WiMAX空中接口規(guī)范的制定者，而WiMAX論壇是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)者。目前WiMAX幾乎成為了IEEE802.16WiMAX技術(shù)的代名詞，其空中接口規(guī)范涵蓋了IEEE802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)。

2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)13WiMAX技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景WiMAX論壇給出WiMAX技術(shù)的5(4)種應(yīng)用場(chǎng)景定義，即固定、游牧、便攜(簡(jiǎn)單移動(dòng))和全移動(dòng)。固定應(yīng)用場(chǎng)景：固定接入業(yè)務(wù)是802.16運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)及Wi-Fi熱點(diǎn)回程等。游牧應(yīng)用場(chǎng)景：游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個(gè)階段。終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中便攜應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進(jìn)行小區(qū)切換外，連接不會(huì)發(fā)生中斷。便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)展，從這個(gè)階段開始，終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換。簡(jiǎn)單移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶在使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等，但當(dāng)終端移動(dòng)速度達(dá)到60～120km/h時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。全移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶可以在移動(dòng)速度為120km/h甚至更高的情況下無中斷地使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)，當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，用戶終端模塊將處于低功耗模式。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)14802.16協(xié)議參考模型2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)15802.16物理層(1)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PMD。物理層定義了兩種雙工方式：TDD和FDD，這兩種方式都使用突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸格式，這種傳輸機(jī)制支持自適應(yīng)的突發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，傳輸參數(shù)(調(diào)制方式、編碼方式、發(fā)射功率等)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整，但是需要MAC層協(xié)助完成。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)16802.16物理層(2)為了更好地使用帶寬，IEEE802.16支持時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)模式。兩種模式下都采用突發(fā)(Burst)格式發(fā)送。在每一幀中，BS和各個(gè)SS可以根據(jù)需要靈活地改變突發(fā)的類型，從而選取適當(dāng)?shù)陌l(fā)射參數(shù)，如調(diào)制方式、編碼類型等。在FDD模式下，系統(tǒng)支持全雙工SS，也支持半雙工SS。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)17802.16物理層(3)對(duì)于10～66GHz頻段的無線接入系統(tǒng)，由于工作波長(zhǎng)較短，必須要求視距傳輸，而多徑衰落是可以忽略的。因此IEEE802.16規(guī)定在該頻段采用單載波調(diào)制方式，具體可以采用正交移相鍵控(QPSK)、16相正交幅度調(diào)制(16QAM)和64相正交幅度調(diào)制(64QAM)調(diào)制方式。對(duì)于2～11GHz頻段，必須考慮多徑衰落，而多徑衰落會(huì)引起符號(hào)間干擾(ISI)。OFDM作為一種可以有效對(duì)抗ISI的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。所以在2～11GHz頻段上主要采用OFDM和OFDMA技術(shù)。(其實(shí)是802.16a)2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)18802.16MAC層(1)MAC層結(jié)構(gòu)：特定業(yè)務(wù)匯聚子層(ConvergenceSublayer——CS)、MAC公共部分子層(CommonPartSublayer——CPS)加密協(xié)議子層(SecuritySublayer——SS)

其中加密協(xié)議子層是可選的。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)19802.16MAC層(2)802.16是面向連接的，即所有用戶站點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及與之相關(guān)的QoS要求，都是在面向連接的范疇中來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)連接均由一個(gè)16位的連接標(biāo)識(shí)符ConnectID(CID)來唯一標(biāo)識(shí)。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)20802.16MAC層(3) MAC幀結(jié)構(gòu)：一個(gè)MAC幀總是占用一段連續(xù)的物理層定義的時(shí)隙，MAC幀由子幀（Sub-frame）組成，前兩個(gè)子幀是Downstreammap和Upstreammap，用于說明在時(shí)隙中的內(nèi)容和哪些時(shí)隙是空的。Downstreammap中包括各種系統(tǒng)參數(shù)，并通告新站點(diǎn)此時(shí)可以請(qǐng)求進(jìn)入。下行信道較為簡(jiǎn)單，基站只要決定內(nèi)容放在哪個(gè)子幀中。上行信道則由互不相關(guān)而又需要接入的用戶互相競(jìng)爭(zhēng)，基站將盡可能根據(jù)QoS的要求分配。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)21802.16MAC層(4)MAC定義了4種上行基本業(yè)務(wù)，通過這4種與QoS相關(guān)的上行預(yù)訂業(yè)務(wù)，基站可以預(yù)期上行數(shù)據(jù)的吞吐量及處理時(shí)間，并在適當(dāng)時(shí)間進(jìn)行查詢并進(jìn)行分配帶寬。主動(dòng)授予服務(wù)(UGS)、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS)、盡力傳輸業(yè)務(wù)(BE)2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)22特定業(yè)務(wù)匯聚子層(CS)該子層代替了LLC子層，CS子層主要功能是負(fù)責(zé)將其業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)收到的外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和映射到MAC業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)，并傳遞到MAC層業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)。具體包括對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)SDU執(zhí)行分類，并映射到適當(dāng)?shù)腗AC業(yè)務(wù)流和連接標(biāo)識(shí)符(CID)上，甚至可能包括凈荷頭抑制(PHS)等功能。協(xié)議提供多個(gè)CS規(guī)范作為與外部各種協(xié)議的接口。它的功能可以理解為提供與網(wǎng)絡(luò)層的接口。由于802.16設(shè)計(jì)為可以與數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（如IP、PPP、以太網(wǎng)）和ATM協(xié)議進(jìn)行無縫銜接，但數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議是無連接的，而ATM是面向連接的，這意味著每一條ATM連接要映射到一條802.16連接上，而IP分組也必須映射到一條802.16連接上，該層主要處理這些內(nèi)容。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)23公共部分子層(CPS)MACCPS是MAC的核心部分，主要功能包括系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接建立和連接維護(hù)等。它通過MACSAP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)施服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制。通常說的MAC層主要指MACCPS。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)24加密協(xié)議子層（SS）加密協(xié)議子層的主要功能是提供認(rèn)證、密鑰交換和加解密處理。加密封裝協(xié)議(PrivacyKeymanagement)負(fù)責(zé)加密算法在MACPDU數(shù)據(jù)傳輸中應(yīng)用規(guī)則并實(shí)現(xiàn)，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密。加密只針對(duì)MACPDU中的載荷部分，而不包括MAC頭部。MAC中的所有管理信息都不被加密。 通常的算法是：DES（DataEncryptionStandard）TripleDESAES(AdvancedEncryptionStandard)2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)25802.16協(xié)議族重要協(xié)議的具體介紹目前，IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)主要包括IEEE802.16d和IEEE802.16e。802.16d的初衷是統(tǒng)一固定無線接入的空中接口。該標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用于2～11GHz非視距(NLOS)傳輸和10～66GHz視距(LOS)傳輸。而IEEE802.16e的目標(biāo)是能夠向下兼容IEEE802.16d，為了支持移動(dòng)特性，在IEEE802.16d的基礎(chǔ)上加入了切換、QoS、安全等新的特性。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)26802.16d對(duì)2-66GHz頻段的空中接口物理層和MAC層做了詳細(xì)規(guī)定，定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的MAC層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整合和修訂，但仍屬于固定寬帶無線接入規(guī)范。它保持了802.16、16a等標(biāo)準(zhǔn)中的所有模式和主要特性同時(shí)未增加新的模式，增加或修改的內(nèi)容用來提高系統(tǒng)性能和簡(jiǎn)化部署。IEEE802.16d是固定寬帶無線接入的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了三種物理層實(shí)現(xiàn)方式：?jiǎn)屋d波、OFDM(256-Point)、OFDMA(2048-Point)。802.16d2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)27802.16d/e技術(shù)特征(1)在多址方式方面，802.16d/e在上行采用TDMA(時(shí)分多址)，下行采用TDM(時(shí)分復(fù)用)支持多用戶傳輸。另一種多址方式是OFDMA，以2048個(gè)子載波的情況為例，系統(tǒng)將所有可用的子載波分為32個(gè)子信道，每個(gè)子信道包含若干子載波。多用戶多址采用和跳頻類似的方式實(shí)現(xiàn)，只是跳頻的頻域單位為一個(gè)子信道，時(shí)域單位為2或3個(gè)符號(hào)周期。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)28802.16d/e技術(shù)特征(2)在調(diào)制技術(shù)方面，802.16d/e支持的最高階調(diào)制方式為64QAM，相對(duì)于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)(3GPPHSDPA最高支持16QAM)，802.16d/e更強(qiáng)調(diào)在信道條件較好時(shí)實(shí)現(xiàn)極高的峰值速率。為適應(yīng)高質(zhì)量數(shù)據(jù)通信的要求，802.16d/e選用了塊Turbo碼、卷積Turbo碼等糾錯(cuò)能力很強(qiáng)但解碼延時(shí)較大的信道碼，同時(shí)也考慮使用低復(fù)雜度、低延時(shí)的LDPC碼。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)29802.16d/e適應(yīng)性調(diào)制802.16d/e可以根據(jù)傳輸環(huán)境的好壞自適應(yīng)的選擇調(diào)制方式，從QAM-64到BPSK，QPSK2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)30802.16d/e技術(shù)特征(3)在雙工方式方面，802.16d/e支持FDD和TDD兩種方式，其物理層技術(shù)基本相同。相對(duì)而言，3G技術(shù)中FDD和TDD模式采用的物理層有較大不同。802.16d/e在5MHz頻帶上可以實(shí)現(xiàn)約15Mbit/s的速率，頻譜效率為3bit/s/Hz，與HSDPA相似。但802.16d/e在固定或低速環(huán)境下可以使用更大帶寬(20MHz)，實(shí)現(xiàn)高達(dá)75Mbit/s的峰值速率，這是現(xiàn)有蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)難以達(dá)到的。這充分體現(xiàn)出OFDM技術(shù)在使用更寬頻帶方面的優(yōu)勢(shì)。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)31802.16d/e技術(shù)特征(4)

802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)支持全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，802.16d/e設(shè)備可以作為一個(gè)路由器接入現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)。但現(xiàn)有IP核心網(wǎng)缺乏有效的移動(dòng)性管理能力。WiMAX論壇已經(jīng)開始開發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，802.16NetMAN工作組也已開展這方面的工作。同時(shí)，802.16協(xié)議也可以通過一個(gè)ATM匯聚子層將ATM信元映射到802.16d/eMAC層，具備支持3G核心網(wǎng)的潛力。也就是說，WiMAX支持和3G系統(tǒng)的互通和融合。802.16d/e的MAC層支持多種QoS等級(jí)以適應(yīng)VoIP、可視電話、流媒體、在線游戲、瀏覽、下載等不同的業(yè)務(wù)類型，包括主動(dòng)分配帶寬(UGS)、實(shí)時(shí)輪詢(RtPS)、非實(shí)時(shí)輪詢(NrtPS)和盡力而為(BE)，其中最后一種為競(jìng)爭(zhēng)接入的調(diào)度機(jī)制。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)32802.16e在802.16d上的技術(shù)改變物理層的改進(jìn)對(duì)MAC層的改進(jìn)802.16e切換方式休眠模式空中接口規(guī)范工作進(jìn)展情況2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)33802.16e對(duì)物理層的改進(jìn)對(duì)OFDM/OFDMA方式的改進(jìn)

802.16dOFDM物理層采用256個(gè)子載波，OFDMA物理層采用2048個(gè)子載波，信號(hào)帶寬從1.25～20MHz可變。802.16e對(duì)OFDMA物理層進(jìn)行了修改，使其可支持128、512、1024和2048共4種不同的子載波數(shù)量，但子載波間隔不變，信號(hào)帶寬與子載波數(shù)量成正比，這種技術(shù)稱為可擴(kuò)展的OFDMA(ScalableOFDMA)。采用這種技術(shù)，系統(tǒng)可以在移動(dòng)環(huán)境中靈活適應(yīng)信道帶寬的變化。對(duì)OFDM方式的改進(jìn)2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)34802.16e對(duì)MAC層的改進(jìn)802.16e對(duì)MAC層也進(jìn)行了改進(jìn)，主要是對(duì)于物理層和其它功能的修改增加了相應(yīng)的消息和消息傳輸機(jī)制，并實(shí)現(xiàn)了快速自動(dòng)請(qǐng)求重傳（ARQ）和預(yù)留，以實(shí)現(xiàn)低時(shí)延。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)35802.16e切換方式

對(duì)切換的支持包括：定義了切換(包括軟切換)過程，明確了切換的MAC層信令，完善了切換過程中的測(cè)距(ranging)操作，增加了基于多天線的軟切換功能等。802．16e中采用了終端輔助的切換方式，移動(dòng)用戶站（MS）收集相應(yīng)的切換信息并將其傳輸給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)收集相應(yīng)的信息，進(jìn)行判決并執(zhí)行切換。有三種類型的切換：

1）信道間切換：同一基站（BS）的不同信道之間的切換，在這種情況下，BS做出切換的判決并執(zhí)行切換；

2）小區(qū)間的軟切換：發(fā)生在兩個(gè)同頻的BS間，這時(shí)原BS進(jìn)行切換判決并執(zhí)行切換；

3）小區(qū)間的硬切換：在與原BS的鏈路完全斷開的情況下，MS與新BS建立連接。在切換過程中新BS會(huì)通知原來的BS。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)36休眠模式

為了減少M(fèi)S的功率消耗，802.16e中采用了休眠模式。支持休眠模式的MS具有兩種狀態(tài)：清醒狀態(tài)和休眠狀態(tài)。在清醒狀態(tài)下，MS能夠正常的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)分組，而在休眠狀態(tài)，它不能發(fā)送和接收分組，甚至可以關(guān)機(jī)。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)37802.16e空中接口規(guī)范工作進(jìn)展情況

對(duì)移動(dòng)終端的支持包括：確定了省電模式，增加了低復(fù)雜度、低延時(shí)的LDPC信道編碼。為了適應(yīng)多變的移動(dòng)信道環(huán)境，增加的功能包括：支持靈活的帶寬使用，增強(qiáng)了HARQ、AMC、智能天線和空時(shí)碼的功能，增加了TDD系統(tǒng)的閉環(huán)發(fā)送(close-looptransmission)功能。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)38802.16各協(xié)議簡(jiǎn)單比較2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)39Wimax關(guān)鍵技術(shù)之一——OFDM

使用原因：2～11GHz頻段，必須考慮多徑衰落，而多徑衰落會(huì)引起符號(hào)間干擾(ISI)?？朔?hào)間干擾的措施一般采用自適應(yīng)均衡器，但隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高，為了克服ISI，往往要求均衡器的抽頭數(shù)很大，均衡器的復(fù)雜性大大增加。例如，一個(gè)200kb/s的QPSK系統(tǒng)，符號(hào)周期為10us。如果多徑信道的時(shí)延拓展為20us，則相應(yīng)地N＝20/10＝2個(gè)符號(hào)，這時(shí)的均衡器不太復(fù)雜，比較容易實(shí)現(xiàn)。但是如果數(shù)據(jù)傳輸速率增加40倍，即8Mb/s，則N等于80個(gè)符號(hào)，相應(yīng)均衡器的復(fù)雜度要增加1600倍(考慮N2趨向無窮大)，這大大超出了當(dāng)前器件的處理能力。因此在寬帶無線系統(tǒng)中，應(yīng)考慮采用其他的技術(shù)來克服ISI。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)40OFDM介紹OFDM實(shí)際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個(gè)基本振蕩頻率的整數(shù)倍，正交指各個(gè)載波的信號(hào)頻譜是正交的。正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)的基本思想就是在頻域內(nèi)將所給信道分成許多正交子信道，在每一個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道并非平坦的，也就是說，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，并且在每個(gè)信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此可以大大消除符號(hào)間干擾。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)41OFDM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)OFDM系統(tǒng)比傳統(tǒng)FDM系統(tǒng)要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無干擾正交載波技術(shù)，單個(gè)載波間無需保護(hù)頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術(shù)可動(dòng)態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù)，為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量，多載波調(diào)制器可以智能地分配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上。通過各個(gè)子載波的聯(lián)合編碼，OFDM具有很強(qiáng)的抗衰落能力，同時(shí)也有很強(qiáng)的抗窄帶干擾能力，因?yàn)檫@些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。OFDM系統(tǒng)可以有效地抗信號(hào)波形間干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM信道利用率高，這點(diǎn)在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤其重要。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)42OFDM原理實(shí)現(xiàn)OFDM，需要利用一組正交的信號(hào)作為子載波。再以碼元周期為T的不歸零方波作為基帶碼型，經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后送入信道傳輸。要發(fā)送的串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)編碼器形成了M個(gè)復(fù)數(shù)序列，此復(fù)數(shù)序列經(jīng)過串并變換器變換后得到碼元周期為T的M路并行碼，碼型選用不歸零方波。用這M路并行碼調(diào)制M個(gè)子載波來實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)43OFDM原理圖2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)44實(shí)際使用的OFDM技術(shù)原理(1)

——發(fā)送端用戶信號(hào)以串行的方式輸入發(fā)送器。這些碼字先被送入一個(gè)并/串變換器中。該OFDM碼隨后被送入一個(gè)進(jìn)行快速傅立葉逆變換的模塊，進(jìn)行快速傅立葉逆變換。快速傅立葉逆變換可以把頻域離散的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域離散的數(shù)據(jù)。由此，用戶的原始輸入數(shù)據(jù)就被OFDM按照頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。計(jì)算出快速傅立葉逆變換樣值之后，一個(gè)循環(huán)前綴被加到了樣值前，形成一個(gè)循環(huán)拓展的OFDM信息碼字。循環(huán)拓展信息碼的樣值再次通過一個(gè)并/串轉(zhuǎn)換器模塊。然后按照串行的方式通過信道（經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波和調(diào)制）。在傳輸過程中，信道的沖擊響應(yīng)對(duì)時(shí)域信號(hào)造成了干擾。由于循環(huán)前綴使所傳輸?shù)腛FDM信號(hào)表現(xiàn)出周期性，這種卷積就成了一種圓周卷積。根據(jù)離散時(shí)間線性系統(tǒng)原理，這種圓周卷積就相當(dāng)于OFDM信號(hào)的頻率響應(yīng)和信道頻率響應(yīng)的乘積。

2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)45實(shí)際使用的OFDM技術(shù)原理(2)

——接收端接收器完成與發(fā)送器相反的操作。接收器收到的信號(hào)是時(shí)域信號(hào)。由于無線信道的影響發(fā)生了一定的變化，接收到的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)串行－并行的轉(zhuǎn)換器，并且把循環(huán)前綴清除掉。清除循環(huán)前綴并沒有刪掉任何信息。循環(huán)前綴中的信息是冗余的。使用循環(huán)前綴是為了保證前面提到的卷積特性的成立。循環(huán)前綴的另外一個(gè)好處是可以消除碼間干擾。我們要求循環(huán)前綴的值比信道內(nèi)存更大一些。多徑信號(hào)引起先發(fā)信息碼字的滯后到達(dá)而影響當(dāng)前信息碼字，從而產(chǎn)生碼間干擾。但是，事實(shí)上，碼間干擾僅僅會(huì)干擾當(dāng)前信息碼的循環(huán)前綴。因此，使用適當(dāng)大小的循環(huán)前綴就能夠使OFDM技術(shù)消除碼間干擾。在清除了循環(huán)前綴之后，信號(hào)將會(huì)經(jīng)過一個(gè)快速傅立葉變換模塊，把信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)變回頻域。信號(hào)經(jīng)過一個(gè)并行－串行轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行并串變換，就完成了對(duì)原始OFDM信號(hào)的接收。

2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)46用離散傅立葉變換實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制器/解調(diào)器示意圖2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)47Wimax與3G的對(duì)比(1) 802.16e技術(shù)和3G技術(shù)，首先由于定位不同，兩者存在很大差異，表現(xiàn)在：從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看

802.16e僅定義了空中接口的物理層和MAC層。在MAC層之上采用的協(xié)議以及核心網(wǎng)部分不在802.16e所包含的范圍之內(nèi)。802.16e的空中接口標(biāo)準(zhǔn)化工作已于近期完成。3G技術(shù)作為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)，空中接口規(guī)范、核心網(wǎng)系列規(guī)范以及業(yè)務(wù)規(guī)范等都已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作，涉及無線傳輸、移動(dòng)性管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、用戶號(hào)碼管理等內(nèi)容。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)48Wimax與3G的對(duì)比(2)從業(yè)務(wù)能力上看

802.16e提供的主要是具有一定移動(dòng)特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和802.16e終端持有者。802.16e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)。3G從設(shè)計(jì)最初就是為話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共同設(shè)計(jì)的，對(duì)于話音業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)絡(luò)仍采用電路交換方式實(shí)現(xiàn)，QoS有較高的保障。802.16e犧牲了移動(dòng)性換取了數(shù)據(jù)傳輸能力的提高，它的數(shù)據(jù)帶寬優(yōu)于3G系統(tǒng)。但是3G的數(shù)據(jù)能力也在不斷提高，3G增強(qiáng)型如HSDPA，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)10Mbit/s的接入速率。按照ITU的定義，3G增強(qiáng)型最終目標(biāo)可以達(dá)到30Mbit/s。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)49Wimax與3G的對(duì)比(3)從覆蓋范圍上看

802.16e為了獲得較高的數(shù)據(jù)接入帶寬(30Mbit/s)，必然要犧牲覆蓋和移動(dòng)性，因此802.16e在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將主要解決熱點(diǎn)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動(dòng)性，主要應(yīng)用會(huì)集中在游牧或低速移動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接入。3G則是無處不在的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋是連續(xù)的，用戶可以實(shí)現(xiàn)不間斷的通信。2022/12/29Wimax階段性研究匯報(bào)50Wimax與3G