WIMAX详解2

本文是 WiMAX 基本细节的第二部分。第二章是对 WiMAX 的总述，而本部分则列举了 WiMAX 的所有特征。
 
作者：Jeffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh & Rias Muhamed
WiMAX 的特征
WiMAX 是一种无线宽带方案，具有丰富的功能特征，并在配置选项和潜在服务上很大的灵活性。其值得着重强调的特征有以下几点：
基于 OFDM的物理层：WiMAX 物理层（PHY）是基于正交频分复用（OFDM）而构建的 － OFDM 能够较好地防止多路径，并允许WiMAX 在 NLOS 条件下运行。OFDM目前被广泛认为是用来解决宽带无线通信多路径的最好方法。第四章对 OFDM 作了详细描述。

超高峰值速率：WiMAX 可支持超高峰值速率。事实上，当运行于一个 20MHz 的宽频谱时，WiMAX 的峰值 PHY 数据率可以高达74Mbps。更常见的情况是，WiMAX 应用一个 10MHz 的频谱，该频谱运行于下行－上行速度比率为 3:1 的 TDD 方案，此时峰值 PHY 下行数据率大约为 25Mbps，上行数据率则为 6.7Mbps。通过使用纠错编码率为 5/6 的 64 QAM 调制方案就可实现这样的峰值 PHY 数据率。在信号条件很好的情况下，采用多个天线和空间复用可以达到更高的峰值速率。

可伸缩的带宽和数据率：WiMAX 有一个可伸缩的物理层架构，让数据率可以随着可用的信道带宽而轻松伸缩。ODFMA 模式就支持这种功能，其中 FFT（快速傅利叶转换）的大小能根据可用信道带宽进行伸缩。比如，一个 WiMAX 系统可能会按照 1.25MHz、5MHz 或 10MHz 的信道带宽而分别采用 128、512 或 1048 位的 FFT。这样的伸缩可以动态化，以便支持在带宽分配不同的网络间漫游的用户。

自适应调制和编码（AMC）：WiMAX 支持多种调试和前向纠错（FEC）编码方案，并允许其从信道条件出发，以每个用户和每帧为基础进行更改。AMC 能够有效地将时变信道中的吞吐量最大化。自适应算法一般要求使用最高的调制和编码方案，这些方案可由接收器上的信噪比和干扰比来支持，以便让每个用户都能通过各自的连接获得最可能高的数据率。AMC 在第六章有详细的描述。

链路层重传：对于需要更高可靠性的连接，WiMAX 支持链路层上的自动重发请求（ARQ）。带有 ARQ 的连接需要每个数据包都能被接收器接受，而未被接受的数据包则会被认为已丢失并被重发。WiMAX还可支持混合式ARQ － 这是FEC和ARQ的有效组合。

支持 TDD和 FDD：IEEE 802.16-2004 and IEEE 802.16e-2005 支持时分双工、频分双工和半双工 FDD（半双工 FDD 可实现一个低成本的系统）。TDD 之所以广受欢迎，是因为它的以下优点：(1) 在选择上行－下行数据速度比上的灵活性； (2) 能够开发信道的互易性；(3) 能在一个非配对频谱中应用；以及 (4) 更简单的收发器设计。 

正交频分多址（OFDMA）：移动 WiMAX 利用 OFDM 作为一个多址接入方法，不同的用户可以被分配不同的 OFDM 音。如第六章所述，OFDMA 可开发频率分集和多用户差异性，从而大大改进系统性能。

灵活动态的用户资源分配： 下行和上行资源分配都是由基站的一个调度器来控制的。数据量可以通过突发 TDM 方案在多个用户之间按需共享。在采用 OFDMA-PHY模式时，复用是通过给不同用户分配不同 OFDM 副载波子集来在频率区域完成的。当使用备选的先进天线系统（AAS）时，资源也可以在空间域分配。WiMAX 允许带宽资源按照时间、频率和空间来分配，并具有灵活的机制来传送逐帧的资源分
配信息。

支持先进天线技术：WiMAX 在物理层设计中添加了很多技巧，可允许使用多种天线技术，例如波束形成、时空编码和空间复用。这些方案可通过在发射器和/或接收器上配置多个天线，来提高系统整体功能和频谱效率。第五章将对各种多天线技术进行概述。

服务质量支持：WiMAX MAC 层有一个面向连接的架构，以支持语音和多媒体服务等各种应用。该系统可支持全力型数据流通，以及固定比特率、可变比特率、实时和非实时的数据流。WiMAX MAC 的设计是为了支持大量的用户 － 他们可能每部设备都有多个连接，而每个人都有自己的 QoS 要求。

可靠的安全性：WiMAX 可利用先进加密标准（AES）支持强加密，并拥有一个可靠的隐私和关键数据管理协议。WiMAX 系统还可提供一个基于扩展认证协议(EAP)的非常灵活的认证架构，进行各种用户认证，包括用户名/密码、数字证书和智能卡。

支持移动性：移动 WiMAX 能让 VoIP 等容迟型全移动应用实现安全的无缝数据传输，并具有内部节能机制以延长用户设备的电池寿命。此外，移动 WiMAX 方案还具有物理层的加强，例如更频繁的信道估算、上行链路子信道化和电源控制等，以支持移动应用。

基于 IP 的架构：WiMAX 论坛规定了一个基于全 IP 平台的参考网络架构。所有端到端服务都通过基于IP的协议在一个IP架构上提供， 以便实现端到端传输、QoS、会话管理、安全性和移动性。依靠 IP 技术让 WiMAX 可以充分利用 IP 日益下降的成本，与其它网络实现轻松聚合，并进一步开发 IP 已有的应用开发生态环境。

WIMAX详解2.pdf(123 KB)