WiMAX技术介绍

图1 802.16协议族

　　物理层关键技术

　　WiMAX所采用的MIMO-OFDM/OFDMA是公认的下一代无线通信的基石。OFDM也称正交频分复用，其基本原理是将高速数据流转换成并行的低速数据流，并将数据流交织编码调制到正交的子信道上进行传输，因此频谱利用率高。OFDMA又称正交频分复用多址，它能够通过下行链路复用传输到多个用户，上行链路多址接入多个子信道，从而进一步提高频谱利用率。此外，OFDMA可以灵活地适应带宽要求，并通过固定子载波频率间隔和符号时间，减少对上层的影响。

　　在3G标准中，WCDMA和cdma2000只支持FDD，TD-SCDMA只支持TDD，而WiMAX可以支持TDD和FDD。但移动WiMAX的最初标准将只支持TDD，随后会考虑用FDD来适应不同国家电信体制要求。虽然TDD要求系统同步，但TDD能够有效支持非对称业务，利用上下行信道的信息对称性更好地支持链路自适应、MIMO和其他闭式环路技术。

　　此外，WiMAX还采用了自适应调制和编码(AMC)、混合自动重传请求(HARQ)及快速信道反馈(CQICH)等技术，可以得到有效的信道干扰噪声比，计算出MIMO天线选择和资源分配，使信道信息的计算可以更加准确，并提高系统容量、扩大覆盖范围。

　　MAC层关键技术

　　802.16标准建立的初衷是为了传播宽带语音、数据、视频流业务。因此在同一信道上，MAC层不但要支持高峰值速率要求的突发性数据业务，同时还要支持视频流以及时延敏感的语音业务。MAC调度业务是为了能够有效利用资源，把宽带数据业务在时变宽带无线信道上传输。其中快速数据调度、上下行调度、动态资源分配、面向QoS和频率选择性调度等特性保证了WiMAX能够服务于宽带数据业务。

　　WiMAX可以满足不同业务质量的要求。在WiMAX的MAC层中，QoS参数定义了该业务流的传输顺序和调度优先级，从而保证了空口的精确控制。业务流参数可以通过MAC层消息动态请求分配资源。

　　技术亮点

　　智能天线技术一般涉及到在多个天线上复向量或矩阵的计算，而复向量均衡器不能够抵抗频率选择性衰落，因此OFDMA可以很好地支持智能天线。可支持的智能天线技术包括波束赋形(Beamforming)、空时码(STC)、空间复用。

　　WiMAX可支持频率复用因子为1的频率复用。但是这样会引起小区边缘用户的高信道间干扰(CCI)，从而降低其服务质量。部分频率复用(FFR)可以使小区边缘的用户只占据部分频谱，从而避免了CCI，提高小区边缘性能。

　　多播广播业务(MBS)联合了DVB-H，MediaFLO和3GPPE-UTRA的最佳特性，能够使用单频率网(SFN)实现高数据速率和覆盖、灵活分配资源、节能、支持音频视频等数据广播以及低的信道切换时间。

　　技术难点

　　OFDM系统具有较高的PAR，从而对PAR抑制技术提出了较高的要求，对功放、动态范围、AD/DA的设计都提出了更高的要求。WiMAX对基带和中射频设计也都提出了较高的需求，使得终端复杂度提高。

　　MIMO技术在蜂窝无线通信系统中的性能，需要在外场测试和现网运行过程中进行验证和优化完善。此外，单频网的网络规划和小区间干扰协调实现需要通过外场测试和现网运行来进行验证和优化，部分频率复用实现机制也需要验证和优化。