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[摘要]从WiMAX采用的关键技术和应用前景两个角度进行介绍和分析。
[关键词]WiMAX IEEE802.16 宽带无线接入
中图分类号：NT91 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0710121－01
WiMAX技术是以IEEE802.16系列标准为基础的宽频无线接入技术[1]，近年来发展迅速，逐渐成为无线接入城域网(WMAN)技术的发展热点。
一、WiMAX的关键技术
（一）OFDM／OFDMA
OFDM（正交频分复用）是一种高速传输技术[3]，是下一代无线移动通讯系统的关键技术之一，3GPP已将OFDM技术作为其LTE研究的主要候选技术。在WiMAX系统中，OFDM技术为物理层技术，主要应用的方式有两种：OFDM物理层和OFDMA物理层。无线城域网OFDM物理层采用OFDM调制方式，OFDM正交载波集由单一用户产生，为单一用户并行传送数据流。支持TDD和FDD双工方式，上行链路采用TDMA多址方式，下行链路采用TDM复用方式，可以采用STC发射分集以及AAS自适应天线系统。无线城域网OFDMA物理层采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD双工方式，可以采用STC发射分集以及AAS。OFDMA系统可以支持长度为2048、1024、512和128的FFT点数，通常向下数据流被分为逻辑数据流。这些数据流可以采用不同的调制及编码方式以及以不同信号功率接入不同信道特征的用户端。向上数据流子信道(Sub-channel)采用多址方式接入，通过下行发送的MAP协议分配子信道传输上行数据流。虽然OFDM技术对相位噪声非常敏感，但是标准定义了Scalable FFT，可以根据不同的无线环境选择不同的调制方式，以保证系统能够以高性能的方式工作。
（二）HARQ
HARQ技术因为提高了频谱效率，所以可以明显提高系统吞吐量，同时因为重传可以带来合并增益，所以间接扩大系统的覆盖范围。在16e的协议中虽然规定了信道编码方式有卷积码（CC）、卷积Turbo码（CTC）和低密度校验码（LDPC）编码，但是对于HARQ方式，根据目前的协议，802.16e中只支持CC和CTC的HARQ方式。具体规定为：在802.16e协议中，HARQ方法在MAC部分是可选的。HARQ功能和相关参数是在网路接入过程或重新接入过程中用消息SBC被确定和协商的。HARQ是基于每个连接的，它可以通过消息DSA/DSC确定每个服务流是否有HARQ的功能。
（三）AMC
AMC在WiMAX的应用中有其特有的技术要求，由于AMC技术需要根据信道条件来判断将要采用的编码方案和调制方案，所以AMC技术必须根据WiMAX的技术特征来实现AMC功能。与CDMA技术不同的是，由于WiMAX物理层采用的是OFDM技术，所以时延扩展、多普勒频移、PAPR值、小区干扰等对于OFDM解调性能有重要影响的信道因素必须被考虑到AMC算法中，用于调整系统编码调制方式，达到系统瞬时最优性能。WiMAX标准定义了多种编码调制模式，包括卷积编码、分组Turbo编码、卷积Turbo码、Zero Tail-biting CC和LDPC等，并对应不同的码率，主要有1/2、3/5、5/8、2/3、3/4、4/5、5/6等码率。
（四）MIMO
对于未来移动通信系统而言，如何能够在非视距和恶劣信道下保证高的QoS是一个关键问题，也是移动通信领域的研究重点。对于SISO系统，如果要满足上述要求就需要较多的频谱资源和复杂的编码调制技术，而频谱资源的有限和移动终端的特性都制约着SISO系统的发展，所以MIMO是未来移动通信的关键技术。MIMO技术主要有两种表现形式，即空间复用和空时编码。这两种形式在WiMAX协议中都得到了应用。协议还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式。目前MIMO技术正在被开发应用到各种高速无线通信系统中，但是目前很少有成熟的产品出现，估计在MIMO技术的研发和实现上，还需要一段时间才能够取得突破。支持MIMO是协议中的一种可选方案，协议对MIMO的定义已经比较完备了，MIMO技术能显着地提高系统的容量和频谱利用率，可以大大提高系统的性能，未来将被多数设备制造商所支持。
（五）QoS机制
在WiMAX标准中，MAC层定义了较为完整的QoS机制。MAC层针对每个连接可以分别设置不同的QoS参数，包括速率、延时等指针。WiMAX系统所定义的4种调度类型只针对上行的业务流。对于下行的业务流，根据业务流的应用类型只有QoS参数的限制（即不同的应用类型有不同的QoS参数限制）而没有调度类型的约束，因为下行的带宽分配是由BS中的Buffer中的数据触发的。这里定义的QoS参数都是针对空中接口的，而且是这4种业务的必要参数。
二、WIMAX技术的应用
WIMAX技术的应用具体表现在以下几个方面[4]：
WiMAX可以作为无线DSL，为住宅用户、家庭办公、中小企业等提供宽带数据接入，是解决宽带低成本到户的一种有效方式。
对有线通讯难以覆盖的地区，可以利用WiMAX技术建设无线网络；骨干网薄弱的地区，可以利用WiMAX快速展开宽带接入业务或成为有线宽带接入的补充。
当WiMAX技术中的IEE802.16e标准成熟之后，WiMAX技术可以保证在低速移动的前提下，进行高速数据接入，从而与3G网络相融合，成为其有力的补充。
WiMAX作为一种无线宽带接入技术，具有很完善的QoS保证机制，可以根据业务指定不同的等级，而且可以区分不同终端，从而可以在MPLS解决方案中成为一种重要的接入技术。
目前全球市场上已经进入商用的WiMAX技术标准版本主要是IEEE802.16-2004。这个版本主要是用于固定宽频无线接入，还不具有移动功能，所以应用模式上可以用作中小企业综合接入、电信业务承载、一些行业用户以及网吧等。相比于非标准的宽频无线接入系统而言，WiMAX具有相当多的技术优点。IEEE802.16系列标准针对城域网环境的应用，单载波最高可以提供134Mbps的数据吞吐量。基于IEEE802.16系统的覆盖半径是3km至15km，可以在一个较大的范围内提供给用户高速的数据接入服务。同时WiMAX支持非视距化(NLOS)传输、非室外天线式的用户终端模式使得网络可以直接接入到用户“桌面”，扩大了应用场景。根据业务开展的特点、市场拓展需求与应用场景的不同，如何充分发挥WiMAX的技术特点与优势，并结合无线网络的现状，为用户提供更加便捷和优质的服务，创造新的业务成长空间对于运营商来说具有特别重要的意义。
参考文献：
[1]范瑜清．WiMAX技术及发展[J]．通信与信息技术，2006(03) .
[2]付秀花．基于IMS的3G和WiMAX业务融合的探讨[J]．现代电信科技，2006(06) .
[3]李红梅．WiMax宽带无线城域网系统的设计与实现[D]．北京邮电大学，2006.
[4]刘晓明．WiMAX技术的发展及其应用[J]．电讯技术，2005(06) .
[关键词]WiMAX IEEE802.16 宽带无线接入
中图分类号：NT91 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0710121－01
WiMAX技术是以IEEE802.16系列标准为基础的宽频无线接入技术[1]，近年来发展迅速，逐渐成为无线接入城域网(WMAN)技术的发展热点。
一、WiMAX的关键技术
（一）OFDM／OFDMA
OFDM（正交频分复用）是一种高速传输技术[3]，是下一代无线移动通讯系统的关键技术之一，3GPP已将OFDM技术作为其LTE研究的主要候选技术。在WiMAX系统中，OFDM技术为物理层技术，主要应用的方式有两种：OFDM物理层和OFDMA物理层。无线城域网OFDM物理层采用OFDM调制方式，OFDM正交载波集由单一用户产生，为单一用户并行传送数据流。支持TDD和FDD双工方式，上行链路采用TDMA多址方式，下行链路采用TDM复用方式，可以采用STC发射分集以及AAS自适应天线系统。无线城域网OFDMA物理层采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD双工方式，可以采用STC发射分集以及AAS。OFDMA系统可以支持长度为2048、1024、512和128的FFT点数，通常向下数据流被分为逻辑数据流。这些数据流可以采用不同的调制及编码方式以及以不同信号功率接入不同信道特征的用户端。向上数据流子信道(Sub-channel)采用多址方式接入，通过下行发送的MAP协议分配子信道传输上行数据流。虽然OFDM技术对相位噪声非常敏感，但是标准定义了Scalable FFT，可以根据不同的无线环境选择不同的调制方式，以保证系统能够以高性能的方式工作。
（二）HARQ
HARQ技术因为提高了频谱效率，所以可以明显提高系统吞吐量，同时因为重传可以带来合并增益，所以间接扩大系统的覆盖范围。在16e的协议中虽然规定了信道编码方式有卷积码（CC）、卷积Turbo码（CTC）和低密度校验码（LDPC）编码，但是对于HARQ方式，根据目前的协议，802.16e中只支持CC和CTC的HARQ方式。具体规定为：在802.16e协议中，HARQ方法在MAC部分是可选的。HARQ功能和相关参数是在网路接入过程或重新接入过程中用消息SBC被确定和协商的。HARQ是基于每个连接的，它可以通过消息DSA/DSC确定每个服务流是否有HARQ的功能。
（三）AMC
AMC在WiMAX的应用中有其特有的技术要求，由于AMC技术需要根据信道条件来判断将要采用的编码方案和调制方案，所以AMC技术必须根据WiMAX的技术特征来实现AMC功能。与CDMA技术不同的是，由于WiMAX物理层采用的是OFDM技术，所以时延扩展、多普勒频移、PAPR值、小区干扰等对于OFDM解调性能有重要影响的信道因素必须被考虑到AMC算法中，用于调整系统编码调制方式，达到系统瞬时最优性能。WiMAX标准定义了多种编码调制模式，包括卷积编码、分组Turbo编码、卷积Turbo码、Zero Tail-biting CC和LDPC等，并对应不同的码率，主要有1/2、3/5、5/8、2/3、3/4、4/5、5/6等码率。
（四）MIMO
对于未来移动通信系统而言，如何能够在非视距和恶劣信道下保证高的QoS是一个关键问题，也是移动通信领域的研究重点。对于SISO系统，如果要满足上述要求就需要较多的频谱资源和复杂的编码调制技术，而频谱资源的有限和移动终端的特性都制约着SISO系统的发展，所以MIMO是未来移动通信的关键技术。MIMO技术主要有两种表现形式，即空间复用和空时编码。这两种形式在WiMAX协议中都得到了应用。协议还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式。目前MIMO技术正在被开发应用到各种高速无线通信系统中，但是目前很少有成熟的产品出现，估计在MIMO技术的研发和实现上，还需要一段时间才能够取得突破。支持MIMO是协议中的一种可选方案，协议对MIMO的定义已经比较完备了，MIMO技术能显着地提高系统的容量和频谱利用率，可以大大提高系统的性能，未来将被多数设备制造商所支持。
（五）QoS机制
在WiMAX标准中，MAC层定义了较为完整的QoS机制。MAC层针对每个连接可以分别设置不同的QoS参数，包括速率、延时等指针。WiMAX系统所定义的4种调度类型只针对上行的业务流。对于下行的业务流，根据业务流的应用类型只有QoS参数的限制（即不同的应用类型有不同的QoS参数限制）而没有调度类型的约束，因为下行的带宽分配是由BS中的Buffer中的数据触发的。这里定义的QoS参数都是针对空中接口的，而且是这4种业务的必要参数。
二、WIMAX技术的应用
WIMAX技术的应用具体表现在以下几个方面[4]：
WiMAX可以作为无线DSL，为住宅用户、家庭办公、中小企业等提供宽带数据接入，是解决宽带低成本到户的一种有效方式。
对有线通讯难以覆盖的地区，可以利用WiMAX技术建设无线网络；骨干网薄弱的地区，可以利用WiMAX快速展开宽带接入业务或成为有线宽带接入的补充。
当WiMAX技术中的IEE802.16e标准成熟之后，WiMAX技术可以保证在低速移动的前提下，进行高速数据接入，从而与3G网络相融合，成为其有力的补充。
WiMAX作为一种无线宽带接入技术，具有很完善的QoS保证机制，可以根据业务指定不同的等级，而且可以区分不同终端，从而可以在MPLS解决方案中成为一种重要的接入技术。
目前全球市场上已经进入商用的WiMAX技术标准版本主要是IEEE802.16-2004。这个版本主要是用于固定宽频无线接入，还不具有移动功能，所以应用模式上可以用作中小企业综合接入、电信业务承载、一些行业用户以及网吧等。相比于非标准的宽频无线接入系统而言，WiMAX具有相当多的技术优点。IEEE802.16系列标准针对城域网环境的应用，单载波最高可以提供134Mbps的数据吞吐量。基于IEEE802.16系统的覆盖半径是3km至15km，可以在一个较大的范围内提供给用户高速的数据接入服务。同时WiMAX支持非视距化(NLOS)传输、非室外天线式的用户终端模式使得网络可以直接接入到用户“桌面”，扩大了应用场景。根据业务开展的特点、市场拓展需求与应用场景的不同，如何充分发挥WiMAX的技术特点与优势，并结合无线网络的现状，为用户提供更加便捷和优质的服务，创造新的业务成长空间对于运营商来说具有特别重要的意义。
参考文献：
[1]范瑜清．WiMAX技术及发展[J]．通信与信息技术，2006(03) .
[2]付秀花．基于IMS的3G和WiMAX业务融合的探讨[J]．现代电信科技，2006(06) .
[3]李红梅．WiMax宽带无线城域网系统的设计与实现[D]．北京邮电大学，2006.
[4]刘晓明．WiMAX技术的发展及其应用[J]．电讯技术，2005(06) .