简介WiMAX技术及其应用

引言

随着无线通信的发展及用户需求的变化，固定宽带接入服务和移动服务在技术和业务上呈现融合的趋势，宽带移动化和移动宽带化逐渐成为这两个领域技术发展的趋势。

在移动宽带化方面，3GPP/3GPP2已经制订了1xEV-DO、HSDPA/HSUPA等技术标准，在移动环境下实现宽带数据传输。在宽带移动化方面，IEEE802工作组先后制订了WLAN和WiMAX等技术规范，沿着固定、游牧/便携、移动这样的演进路线前进，其中 WiMAX是宽带移动化的重要里程碑。

1 WiMAX标准

WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术（Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network），该标准仅仅制订了物理层（PHY）和媒质接入层（MAC）的规范，是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准。

WiMAX的基本目标是在城域网接入环境下，确保不同厂商的无线设备互连互通，主要用于为家庭、企业以及移动通信网络提供“最后一公里”的高速宽带接入，以及将来的个人移动通信业务。

目前，业界关心最多的是IEEE802.16e，它与802.16前几个标准的最大区别在于其对移动性的支持。制订802.16e标准的目的，是希望能够提出一种既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案。它在固定的空中接口802.16d的技术基础上，增加了切换支持、可节电的睡眠模式、寻呼以及增强的安全能力等一些重要特性，使得终端的漫游和切换成为可能（见表1）。

表1 802.16系列各空中接口标准特征的比较

* OFDM／OFDMA

OFDM（正交频分复用）是一种多载波数字调制技术，它具有较高的频谱利用率，且在抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上具有明显的优势。而OFDMA是利用OFDM的概念实现上行多址接入，每个用户占用不同的子载波，通过子载波将用户分开。OFDMA允许单个用户仅在部分子载波发送，降低了对发送功率的要求。

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。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。它支持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。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。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。向上数据流子信道采用多址方式接入，通过下行发送的媒质接入协议（MAP）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ScalableFFT，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。

* HARQ

HARQ（ 混合自动重传要求）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，所以间接扩大了系统的覆盖范围。在WiMAX技术的应用条件下（室外远距离），无线信道的衰落现象非常明显，在质量不稳定的无线信道上运用TCP、IP协议，其效率十分低。WiMAX技术在链路层加入了HARQ机制，减少了到达网络层的信息差错，可大大提高系统的业务吞吐量。

在802.16e的协议中虽然规定了信道编码方