WiMAX及其关键技术

【中心议题】

•     * WiMAX技术概述
•     * WiMAX的关键技术

【解决方案】

•     *OFDM调制技术
•     *多天线技术

1、WiMAX技术概述

WiMAX（World-wide Interoperability for Microwave Access，微波接入全球互通）是以IEEE802.16系列标准为基础的一种面向城域网的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接。

从2001年12月最早发布的IEEE802.16标准开始，连续有多个修订版和新版本被推出。最近的两个重要版本是：2004年10月正式推出的IEEE802.16-2004标准(又称802.164d标准)和2005年12月7日发布的IEEE802.16e-2005标准(又称802.16e标准)。IEEE802.16d是固定宽带无线接入的标准，该标准定义了三种物理层实现方式：单载波、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）、正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplex Access，OFDMA）。由于OFDM，OFDMA具有较高的频谱利用率，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，因此OFDM和OFDMA将成为IEEE802.16中两种典型的物理应用方式。IEEE 802.16e是移动宽带无线接入的标准，该标准后向兼容IEEE802.16d。

IEEE802.16e的物理层实现方式与IEEE802.16d是基本一致的，主要差别是对OFDMA进行了扩展，可以支持2048-Point，1024-Point，512-Point和128-Point，以适应不同载波带宽的需要。为了支持移动性，802.16e在MAC层引入了很多新的特性。

WiMAX的优势主要体现在这一技术集成了无线保真技术（Wireless Fidelity，WiFi）的移动性与灵活性以及XDSL等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性，其技术优势可以概括如下：

·传输距离远、接入速度高；

·系统容量大，瓶颈限制小；

·提供广泛的多媒体通信服务，具有完善QoS保障的电信服务；

·提供安全保证；

·互操作性好、应用范围广。

2、WiMAX的关键技术

WiMAX之所以能够体现出多种优良的特性，得益于对以下两种技术的应用。

2.1 OFDM调制技术

OFDM实际上是一种多载波数字调制技术。正交是指各个载波的信号频谱是正交的，OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍。

OFDM技术的基本思想是在频域内将所信道分成多个正交子信道，在每一个子信道上使用单载波进行调制，并且各单载波并行传输。这样尽管总的信道是不平坦的，具有频率选择性，但对于每个子信道是相对平坦的。由于在每个信道上进行的都是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此可以大大消除符号间干扰。这样每个子载波的带宽较窄，每个OFDM符号的持续时间就比较长，由多径时延扩展带来的影响将被减小，可以有效地提高系统的抗多径干扰能力，扩大设备的适用范围。OFDM调制方式具有较高的频谱利用率，在抵抗多径衰落、频率选择性衰落和窄带干扰上具有明显的优势。

2.2多天线技术

为了增加系统容量、扩大覆盖范围以及提高系统的可靠性，WiMAX支持多种多天线技术，比如空时编码(Space-Time Coding，STC)，自适应天线系统(Adaptive Antenna System，AAS)和多输入多输出系统(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)。MIMO技术就是在基站(Base Station，BS)端和目标用户站(Subscriber Station，SS)端使用多根天线，能够大幅度的增加信道的容量、覆盖范围和频谱的利用率。AAS可以描述为一种波束成形技术。

BS使用天线阵列增加SS的增益，同时减少其他SS或者干扰源的干扰。AAS技术使用SDMA方法，使得空间上分开的多个SS能在同一时间使用相同子信道。通过使用波束成形，BS能够将信号导向到不同SS，也能区分同一时刻来自不同SS的信号。STC和MIMO属于同一类技术，在发送端不需要知道信道信息，而AAS在发送端需要知道信道信息。广义上来说，STC使用多根天线发送、单根天线接收，应该也属于MIMO技术中的一种。

多天线技术和OFDM技术结合使用能够大幅度地提高通信覆盖范围和系统容量。