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1、 WiMAX存在的問(wèn)題與未來(lái)的發(fā)展方向 摘要：WiMAX可以為大范圍內(nèi)的大量用戶(hù)提供高帶寬的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有巨大的 商業(yè)價(jià)值。但是，當(dāng)前的WiMAX技術(shù)大多基于傳統(tǒng)系統(tǒng)，沒(méi)有考慮WMAN對(duì)大容量需求 的特殊性和系統(tǒng)的快速發(fā)展。 本文首先概述了 WiMAX的最新研究動(dòng)——IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的物理層和介質(zhì)接入 控制層的技術(shù)特點(diǎn)，分析探討了 WiMAX技術(shù)當(dāng)前存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上介紹和評(píng)價(jià) 了 WiMAX的各種性能增強(qiáng)技術(shù)和擴(kuò)展方案。 關(guān)鍵詞：WiMAX系統(tǒng)容量可擴(kuò)展性小區(qū)規(guī)劃空間復(fù)用調(diào)制機(jī)制 1、引言 固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)［1-9 ］使用無(wú)線(xiàn)介質(zhì)為許多離散的

2、用戶(hù)站點(diǎn)提供高帶寬的語(yǔ)音、數(shù) 據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，在組網(wǎng)、安裝、維護(hù)方面靈活快捷，而系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)成本低，具有巨大 的商業(yè)價(jià)值，必將成為未來(lái)的主流技術(shù)。無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)(WMAN)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16——WiMAX 是第一個(gè)用于固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，定義了物理(PHY)層和介質(zhì)接入控制(MAC )層 的許多技術(shù)，但是大多基于現(xiàn)有的傳統(tǒng)系統(tǒng)(例如802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)系統(tǒng)),并沒(méi)有考慮 WMAN對(duì)大容量需求的特殊性和系統(tǒng)的快速發(fā)展，因此有必要采取一些增強(qiáng)技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò) 展方案增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和系統(tǒng)性能。 本文首先概述了 WiMAX的最新研究動(dòng)態(tài)——IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的PHY層和M

3、AC 層技術(shù)，分析探討了固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)當(dāng)前存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了一些性能 增強(qiáng)技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò)展方案，利用這些技術(shù)和方案可以顯著增加固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 容量、用戶(hù)容量和覆蓋區(qū)域，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性并支持系統(tǒng)的持續(xù)增長(zhǎng)。 2、WiMAX標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀 IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)最初工作在10-66GHZ頻段，僅支持視距(LOS)傳輸和點(diǎn)到點(diǎn)通信。擴(kuò)展 后的802.16a標(biāo)準(zhǔn)工作在2-11GHZ的較低頻段，允許非視距(NLOS)傳輸和點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP) 通信，支持Mesh(網(wǎng)狀)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且允許靈活的用戶(hù)部署和操作。2004年，802.16-2004 標(biāo)準(zhǔn)將802.16和802.

4、16a空中接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了融合，可以應(yīng)用于2-11GHzNLOS傳輸和 10-66GHzLOS 傳輸。 2.1物理層技術(shù) IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)定義了三個(gè)不同的PHY層調(diào)制機(jī)制,可以和MAC層技術(shù)結(jié)合使用 提供可靠的端到端連接。這些空中接口規(guī)范是： ?WMAN-SC：?jiǎn)屋d波調(diào)制的空中接口規(guī)范。 ?WMAN-OFDM(正交頻分復(fù)用)：256載波OFDM機(jī)制。 ?WMAN-OFDMA： 2048載波OFDM機(jī)制。通過(guò)給各個(gè)接收機(jī)分配載波子集，提供了多 個(gè)接入，所以這個(gè)版本通常稱(chēng)為OFDM多址接入(0FDMA)。 在這三個(gè)空中接口規(guī)范中，由于多載波信號(hào)的均衡處理很簡(jiǎn)單，所以?xún)蓚€(gè)

5、基于OFDM的 系統(tǒng)更適合NLOS操作。而且，相比其他兩個(gè)規(guī)范，256載波的WMAN-OFDM具有較低的 峰平比、更快的FFT(快速傅立葉變換)計(jì)算以及更寬松的頻率同步要求，所以設(shè)備供應(yīng)商們 更傾向于使用它。 2.1.1自適應(yīng)調(diào)制和編碼 根據(jù)802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)定義，下行鏈路(DL)和上行鏈路(UL)允許的調(diào)制機(jī)制是二進(jìn)制移相 鍵控(BPSK)、四進(jìn)制移相鍵控(QPSK)、16進(jìn)制正交幅度調(diào)制(QAM)和64QAM。標(biāo)準(zhǔn)定義 了 7種調(diào)制機(jī)制和碼率的組合(如表1所示)，可以根據(jù)信道和干擾條件的不同，實(shí)現(xiàn)各種數(shù) 據(jù)速率和魯棒性的折衷。 表1調(diào)制和編碼機(jī)制 調(diào)制機(jī)制 卷積碼碼

6、率 總碼率 信息/符號(hào) BPSK 1/2 1/2 0.5 QPSK 2/3 1/2 1 QPSK 5/6 3/4 1.5 16QAM 2/3 1/2 2 16QAM 5/6 3/4 3 64QAM 3/4 2/3 4 64QAM 5/6 3/4 4.5 802.16使用外部RS(Reed-Solomon)分組碼級(jí)連內(nèi)部卷積碼。RS碼是使用GF(28)從系統(tǒng) RS碼(N=255, K=239, T=8)推導(dǎo)而來(lái)的，因此與系統(tǒng)RS碼相比增加了大約10%的開(kāi)銷(xiāo)。 內(nèi)部卷積碼的約束長(zhǎng)度為7,并且碼率可以為1/2、2/3、3/4或者5/6

7、(如表1所示)。還可以 使用Turbo碼改善系統(tǒng)的覆蓋范圍和容量，不過(guò)這會(huì)增加譯碼延遲和系統(tǒng)的復(fù)雜度。 2.1.2空時(shí)分組碼 根據(jù)802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的定義(可選部分)，可以在DL中實(shí)現(xiàn)空時(shí)分組碼(STBC)，以提供 增強(qiáng)的時(shí)間和空間分集特性。接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，對(duì)發(fā)送信號(hào)執(zhí)行最大似然(ML)估計(jì)。 還可以利用多根天線(xiàn)的接收分集，從而進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)性能。由于接收分集不需要額外的發(fā) 射功率，所以接收分集優(yōu)于發(fā)射分集。 2.1.3自適應(yīng)天線(xiàn)系統(tǒng) 802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)還提供了允許使用智能天線(xiàn)系統(tǒng)的可選特性和信號(hào)結(jié)構(gòu)。它定義了一個(gè) 單獨(dú)的PMP幀結(jié)構(gòu)，允許使用定向波束(每個(gè)波束都指

8、向一個(gè)或者多個(gè)用戶(hù)站點(diǎn))傳輸DL 和UL突發(fā)數(shù)據(jù)。還定義了基站(BS)和用戶(hù)站點(diǎn)(SS)之間的額外信號(hào)，允許SS為BS提供信 道質(zhì)量反饋，將每個(gè)定向波束和特定子載波的信道響應(yīng)的實(shí)部和虛部提供給BS，BS可以在 這個(gè)反饋的頻率域指定分辨率，即標(biāo)準(zhǔn)允許SS為每4個(gè)、8個(gè)、16個(gè)、32個(gè)或64個(gè)子載 波提供信道響應(yīng)。 2.2MAC層技術(shù) IEEE802.16的MAC層是為PMP寬帶無(wú)線(xiàn)接入應(yīng)用設(shè)計(jì)的,要滿(mǎn)足非常高的數(shù)據(jù)速率應(yīng) 用的需求，以及許多服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。802.16MAC層是基于“連接”的，即所有終端的數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)以及與此相關(guān)的QoS要求都是基于“連接”進(jìn)行的，MAC層針對(duì)每個(gè)連

9、接可以分別設(shè) 置不同的QoS參數(shù)。 信道帶寬可以是1.25MHz、1.5MHz和1.75MHz的整數(shù)倍，最大值是20MHz。標(biāo)準(zhǔn)定義 了四種不同的上行帶寬調(diào)度模式：請(qǐng)求帶寬分配業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)、盡 力而為業(yè)務(wù)。802.16接入系統(tǒng)在每個(gè)終端有多個(gè)連接、每個(gè)終端有多個(gè)QoS級(jí)別以及有大 量統(tǒng)計(jì)復(fù)用用戶(hù)的情況下也非常有效。它充分利用了許多請(qǐng)求機(jī)制，平衡了無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入的穩(wěn) 定性和面向競(jìng)爭(zhēng)接入的效率。無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制要求每個(gè)用戶(hù)必須先獲得發(fā)送權(quán)，然后才能發(fā) 送數(shù)據(jù)，這種方式不會(huì)產(chǎn)生沖突，并且在負(fù)載較重的情況下可以獲得很高的信道利用率；而 基于競(jìng)爭(zhēng)的接入機(jī)制是各個(gè)用戶(hù)競(jìng)爭(zhēng)使用信道，不需要

10、取得發(fā)送權(quán)就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，這種方 式在負(fù)載較輕的情況下可以獲得良好的延遲特性，但無(wú)法為每個(gè)用戶(hù)保證傳輸帶寬，不適合 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)或需要QoS保證的業(yè)務(wù)要求。 IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的MAC層分為匯聚子層、公共部分子層和安全子層。匯聚子層將 傳輸層的特有業(yè)務(wù)映射到足以有效攜帶任何業(yè)務(wù)類(lèi)型的MAC層。公共部分子層與傳輸機(jī)制 無(wú)關(guān)，負(fù)責(zé)將MAC業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)分段為MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)、QoS控制以及 MACPDU的時(shí)間進(jìn)度和重傳。安全子層負(fù)責(zé)MAC層認(rèn)證和加密功能。 IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)支持頻分復(fù)用(FDD)和時(shí)分復(fù)用(TDD)。在FDD模式中，還額外地支持 無(wú)幀F(xiàn)D

11、D操作，即MACPDU的傳輸不包含幀結(jié)構(gòu)，并且是異步的。BS處的MAC層創(chuàng)建 DL幀(TDD子幀)，幀頭是用于同步和信道估計(jì)的前導(dǎo)碼。前導(dǎo)碼之后是幀控制頭(FCH), 規(guī)定了一幀的其他部分的突發(fā)模式，即規(guī)定了每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包所采用的調(diào)制編碼機(jī)制和長(zhǎng) 度。FCH之后是一個(gè)或者多個(gè)下行突發(fā)數(shù)據(jù)包，每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包都由整數(shù)個(gè)OFDM符號(hào)組 成的，并且根據(jù)突發(fā)模式加以發(fā)送。 按照魯棒性遞減的順序發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)包，允許SS在遭受可能會(huì)引起同步丟失的突發(fā)錯(cuò)誤 之前接收到可靠的數(shù)據(jù)。在DL中，F(xiàn)CH之后就是TDM部分，并且TDM用于主動(dòng)提供的 授予服務(wù)，這對(duì)具有嚴(yán)格延遲限制的恒定比特速率的應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常有用。

12、 3、WiMAX存在的問(wèn)題 隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，多媒體數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求增長(zhǎng)以及數(shù)據(jù)密度（數(shù)據(jù)吞吐量和覆 蓋范圍）的持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能和可擴(kuò)展性提出了挑戰(zhàn)。因此，為 了滿(mǎn)足用戶(hù)數(shù)和業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，WiMAX系統(tǒng)的總?cè)萘浚òㄖС值挠脩?hù)數(shù)、數(shù)據(jù)速率和覆 蓋范圍）必須最優(yōu)并且可按需擴(kuò)展，而且網(wǎng)絡(luò)要能夠支持新業(yè)務(wù)。 但是，盡管802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的物理層提供了許多優(yōu)化技術(shù)，并且MAC層標(biāo)準(zhǔn)也提供了 大量的帶寬分配和QoS機(jī)制，仍然存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)： ?MAC層還有許多調(diào)度和預(yù)約管理的細(xì)節(jié)沒(méi)有定義，這將制約系統(tǒng)容量的增加和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò) 展。 ?數(shù)據(jù)密

13、度的持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)WiMAX網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能和可擴(kuò)展性提出挑戰(zhàn)［3］。 ?許多寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)工作在非常擁擠的頻帶，帶寬限制是制約網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性的一個(gè)主要 問(wèn)題。 ?資源分配的靈活性對(duì)于滿(mǎn)足突發(fā)業(yè)務(wù)和按需分配容量非常重要，必須考慮每個(gè)比特的費(fèi) 用或者網(wǎng)絡(luò)傳遞帶寬的總費(fèi)用。 ?無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)是下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)［7］，802.16標(biāo)準(zhǔn)必須能夠支持無(wú)線(xiàn)Mesh 網(wǎng)絡(luò)的部署和實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)有的PHY層和MAC層技術(shù)并不是針對(duì)802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)的具體特 點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。 ?BS和SS處的射頻設(shè)備的費(fèi)用太高，這在許多情況下阻礙了固定無(wú)線(xiàn)寬帶接入市場(chǎng)的發(fā) 展。 4、WiMAX的發(fā)展方向 為了

14、滿(mǎn)足用戶(hù)數(shù)和業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)、滿(mǎn)足系統(tǒng)擴(kuò)展需求、降低設(shè)備成本以及支持無(wú)線(xiàn)Mesh 網(wǎng)絡(luò)，WiMAX必須采取一些增強(qiáng)技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò)展方案來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，并且最優(yōu)化 固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的容量和帶寬利用率。 4.1小區(qū)規(guī)劃 進(jìn)一步將每個(gè)小區(qū)劃分為微小區(qū)⑻，每個(gè)微小區(qū)只有較小的覆蓋范圍，且每個(gè)相鄰無(wú)線(xiàn) 路由器的位置放置使小區(qū)之間的覆蓋區(qū)域沒(méi)有空白，這樣可以增加地理覆蓋和減小無(wú)線(xiàn)路由 器的間隔。因此，在無(wú)需LOS通信的25GHz以下的載波頻率處，擴(kuò)展了覆蓋區(qū)域。但是， 在較高的頻率處，LOS需求仍然會(huì)影響系統(tǒng)覆蓋范圍的可擴(kuò)展性（例如，在現(xiàn)有的用戶(hù)建筑 物前出現(xiàn)了一幢新的建筑物，阻擋了 LOS路徑）

15、。 還可以增加每個(gè)無(wú)線(xiàn)路由器的扇區(qū)數(shù)，從而獲得更高的數(shù)據(jù)容量。通常，用4個(gè)90°扇區(qū) 天線(xiàn)構(gòu)建系統(tǒng)，每個(gè)天線(xiàn)覆蓋一個(gè)扇區(qū)。通過(guò)將扇區(qū)數(shù)從4個(gè)增加到8個(gè)，即天線(xiàn)數(shù)也由4 個(gè)增加到8個(gè)，并且保持全向覆蓋，可以將數(shù)據(jù)速率增加兩倍。將小區(qū)劃分為更多的扇區(qū)， 可有效地產(chǎn)生更多支持更高數(shù)據(jù)速率的子信道，從而可以增加網(wǎng)絡(luò)容量。越來(lái)越多的路由器 覆蓋相同的地理區(qū)域，每個(gè)路由器需要的帶寬較少，因此可以減少設(shè)備花費(fèi)。 4.2頻率重用 頻率重用可以增加數(shù)據(jù)容量：將可用信道劃分為群，并且將每個(gè)群中的信道頻率分配給 小區(qū)或者扇區(qū)，相鄰小區(qū)或者扇區(qū)工作在不同的頻率子信道，并且確保這些頻率不會(huì)相互干 擾。因此，使用的

16、頻率較多，可以進(jìn)一步隔開(kāi)使用相同頻率的小區(qū)或者扇區(qū)。改善可擴(kuò)展性 的另一個(gè)方法是優(yōu)化現(xiàn)有資源的利用率。盡管為每個(gè)小區(qū)或者扇區(qū)分配了固定帶寬，但是利用信道借用的方法，這個(gè)帶寬可以在實(shí)際應(yīng)用中浮動(dòng)，允許忙小區(qū)或扇區(qū)利用相鄰小區(qū)或扇 區(qū)的未使用信道。 還可以通過(guò)改變每個(gè)信道的極化方式來(lái)優(yōu)化頻率重用［9］?？山惶媸褂盟胶痛怪睒O化， 來(lái)最大化邊界扇區(qū)之間的隔離度，并且成倍增加信道利用率。交替極化頻率重用如圖1所示, H表示水平極化，V表示垂直極化，通過(guò)兩個(gè)頻率和交替極化可以提供四個(gè)子信道。盡管這 種方法提供了額外的子信道，并且對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改動(dòng)很少，但是在惡劣的天氣條件下需要顯 著的衰減容限，并且

17、在高階調(diào)制機(jī)制下需要的容限更大。 圖1交替極化頻率重用 4.3多址方式 時(shí)分多址(TDMA)適合支持?jǐn)?shù)據(jù)突發(fā)，頻分多址(FDMA)適合支持速率恒定的數(shù)據(jù)通道。 為了保證每個(gè)用戶(hù)隨時(shí)都可以接入信道，并且在非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)流的情況下保證下行數(shù)據(jù)帶寬的 動(dòng)態(tài)分配，使信道的帶寬利用率最大，通常在DL中使用TDMA，而在UL中使用FDMA。 但TDMA和FDMA均屬于基于競(jìng)爭(zhēng)的集中式MAC，并不適合無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)，必須為 802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)分布式的TDMAMAC層協(xié)議［7］，或者直接采用分布式的多址接 入機(jī)制一一帶碰撞避免的載波偵聽(tīng)多址接入(CSMA/CA)。CSMA/CA機(jī)制的

18、工作流程是：當(dāng) 發(fā)送方A希望發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測(cè)介質(zhì)是否空閑，若介質(zhì)為空閑，則送出RTS(請(qǐng)求發(fā)送)信號(hào)，接收方B收到RTS信號(hào)后，將發(fā)送響應(yīng)信號(hào)CTS（允許發(fā)送），當(dāng)A收到CTS包后, 隨即開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)包，B收到數(shù)據(jù)包后，將以包內(nèi)的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）的數(shù)值來(lái)檢驗(yàn)包數(shù) 據(jù)是否正確，若檢驗(yàn)結(jié)果正確，則B發(fā)送響應(yīng)ACK包，告知A數(shù)據(jù)已經(jīng)被成功接收。當(dāng)A 沒(méi)有收到B的ACK包時(shí)，將認(rèn)為包在傳輸過(guò)程中丟失，而一直重新發(fā)送包。由于CSMA/CA 的頻率重用率非常低，并且可達(dá)吞吐量也比TDMAMAC低，這將限制802.16 Mesh網(wǎng)絡(luò)的 進(jìn)一步擴(kuò)展。但是，在無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)中幾乎沒(méi)有TDMA MAC

19、協(xié)議，重新設(shè)計(jì)基于TDMA 的分布式MAC協(xié)議的成本和復(fù)雜度都很高。所以，有必要設(shè)計(jì)CSMA/CA和TDMA的混 合多址接入機(jī)制，即設(shè)計(jì)一個(gè)覆蓋CSMA/CA協(xié)議的分布式TDMA MAC協(xié)議。 4.4天線(xiàn)優(yōu)化和空間復(fù)用 對(duì)于工作在高頻的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，通過(guò)使用定向天線(xiàn)可以獲得非常高的增益，并能阻止來(lái)自 其他方向的多徑信號(hào)。并且，高增益天線(xiàn)（特別是安裝在高處的那些天線(xiàn)）和使用高增益放大 器的大信號(hào)發(fā)射功率也便于擴(kuò)大小區(qū)范圍。通常，可以通過(guò)調(diào)整發(fā)射機(jī)和天線(xiàn)增益來(lái)控制可 擴(kuò)展性，改善地理覆蓋。優(yōu)化天線(xiàn)使自由空間衰減造成的信號(hào)損耗大大減少，從而最大化覆 蓋范圍。 通過(guò)同時(shí)在時(shí)間域和空間域上對(duì)數(shù)據(jù)編

20、碼，STBC提供了空間分集和對(duì)抗衰落的魯棒性。 但是，由于在每根天線(xiàn)上發(fā)送了冗余信息，所以分集的代價(jià)是犧牲了峰值數(shù)據(jù)率?？臻g復(fù)用 （SM）也稱(chēng)為MIMO（多入多出），其數(shù)據(jù)速率增加的倍數(shù)在原理上與發(fā)射天線(xiàn)數(shù)成正比（因?yàn)?每根發(fā)射天線(xiàn)都攜帶不同的數(shù)據(jù)符號(hào)流）。因此，如果發(fā)射天線(xiàn)數(shù)是M,并且每個(gè)符號(hào)流的 數(shù)據(jù)速率是尺，那么空間復(fù)用時(shí)的發(fā)射數(shù)據(jù)速率就是MR。 盡管SM理論上可以實(shí)現(xiàn)的傳輸速率比STBC機(jī)制更高，但是因?yàn)樘炀€(xiàn)之間缺少冗余度, 所以減少了分集，導(dǎo)致鏈路級(jí)誤差性能較差，并且可能會(huì)減少實(shí)際可達(dá)吞吐量，特別是在低 SNR（信噪比）的情況下。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可使用空間復(fù)用的一個(gè)簡(jiǎn)單擴(kuò)展一一線(xiàn)

21、性空時(shí) 預(yù)編碼/譯碼［10］。 4.5調(diào)制機(jī)制 調(diào)制機(jī)制也極大地影響了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，高階調(diào)制機(jī)制可以增加數(shù)據(jù)容量。在考慮小 區(qū)重疊控制和好的失真允許的條件下，QPSK是最佳的。但是，與高階QAM機(jī)制相比，它 的帶寬利用率較低。雖然通過(guò)增加階數(shù)可以增加網(wǎng)絡(luò)容量，但是代價(jià)是更高的設(shè)備花費(fèi)（因 為接收機(jī)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜）和更加嚴(yán)重的小區(qū)間干擾。這可能會(huì)減小小區(qū)的覆蓋范圍，并且增 加共信道干擾。 如果將幾種調(diào)制機(jī)制很好地組合，可以補(bǔ)償這類(lèi)影響。如圖2所示，使用16QAM和64QAM 的扇區(qū)可以增加數(shù)據(jù)容量，但是這些扇區(qū)的覆蓋范圍較小。因此，可以利用16個(gè)QPSK子 信道提供小區(qū)外部的覆蓋區(qū)域

22、，用8個(gè)16QAM子信道覆蓋小區(qū)內(nèi)部區(qū)域，最后使用64QAM 為靠近基站的用戶(hù)提供高帶寬的鏈路。通過(guò)讓位于小區(qū)邊緣的每個(gè)用戶(hù)利用QPSK扇區(qū)， 可以降低覆蓋范圍減小的影響。 圖2不同調(diào)制機(jī)制的組合 4.6干擾抵消 固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的一個(gè)主要問(wèn)題是為位于小區(qū)邊界的用戶(hù)提供可靠的高速率數(shù) 據(jù)。由于WiMAX系統(tǒng)的用戶(hù)移動(dòng)性非常低，小區(qū)邊界上的用戶(hù)很可能永遠(yuǎn)呆在那里，所 以干擾抵消在這里比在傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中的地位更重要。解決干擾問(wèn)題的一個(gè)方法是為用戶(hù)研 究一個(gè)低復(fù)雜性的干擾抵消接收機(jī)，類(lèi)似概念目前已經(jīng)用于GSM系統(tǒng)［11］。需要新的研究和開(kāi)發(fā)，在不顯著增加價(jià)格和用戶(hù)設(shè)備的復(fù)雜性的

23、基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有的基于多載波的干擾抵消 研究應(yīng)用于固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)。 干擾情況會(huì)隨著B(niǎo)S和扇區(qū)的增加以及業(yè)務(wù)模式的改變而改變，并且TDD系統(tǒng)內(nèi)的干擾 處理比FDD系統(tǒng)內(nèi)的更具挑戰(zhàn)性。TDD系統(tǒng)內(nèi)的干擾處理取決于扇區(qū)中的TDD幀之間的 同步程度。緩解BS間干擾的一個(gè)辦法是在受害BS處通過(guò)使用額外的高定向天線(xiàn)接收高信 噪比的干擾信號(hào)，然后使用這個(gè)信號(hào)和接收到的上行信號(hào)一起來(lái)估計(jì)干擾成分，對(duì)干擾信號(hào) 的估計(jì)可以改善BS接收機(jī)所做的判決。另一種方法是，當(dāng)沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)填滿(mǎn)復(fù)用器時(shí)， 可以在TDD操作中的“空閑”間隔期間關(guān)閉發(fā)射機(jī)，從而減少干擾的產(chǎn)生。 5、結(jié)束語(yǔ) WiMAX的下一步研究方向

24、應(yīng)該是降低設(shè)備成本，組網(wǎng)靈活，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)模式(例如地 理位置、上行和下行鏈路的需求、服務(wù)類(lèi)型以及服務(wù)質(zhì)量等)的改變動(dòng)態(tài)地分配資源，增強(qiáng) 可擴(kuò)展性，并且具有針對(duì)無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的物理層和高層技術(shù)。 參考文獻(xiàn) lwirelessMANWorkingGroup, http： 〃ieee802.org/16 2Vaughan-NicholsSJ.AchieVingwireless broadband with WiMax.IEEE Computer, 2004, 37(6)： 10-13 3GothG.WirelessMANstandard signals next—genera

25、tion Opportunities.IEEE Distributed Systems Online, 2004, 5(8)： 1 ?7 4TardyI, GrondalenO.Onthe role of future high frequency BFWA systems in broadband communication networks.IEEE Communications Magazine, 2005(2)： 138?144 5FongB, AnsariN, FongACM, et al.On the scalability of fixed broadband wirele

26、ss access network deployment.IEEE Radio Communications, 2004, 42(9)： 12?18 6GhoshA, WolterDR, Andrews J G, et al. Broadband wireless access with WiMax-802.16 current performance benchmarks and future potential.IEEE Communications Magazine, 2005(2)： 129?136 7AkyildizIF, WangX, Wang W.Wireless mes

27、h network. Computer Networks, 2005(47)： 445?487 8FalconerDD, DeCruyenaereJ P.Coverage enhancement methods for LMDS.IEEE Communications Magazine, 2003(7)： 86?92 9RomanVI.Frequencyreuse and system deployment in local multipoint distribution service.IEEE Pers Commun, 1999(12)： 20-27 10ScaglioneA, StoicaP, BarbarossaS, et al.0ptimal designs for space-time linear precoders and decoders.IEEE Trans Sig Proc, 2002, 50(5)： 1051-1064 11AndrewsJG.Interferencecancellation in cellular systems： a contemporary overview.IEEE Wireless Communications Magazine,2005(4):19-29