《WiMAX技術(shù)分析》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《WiMAX技術(shù)分析（28頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、WiMAXWiMAX技術(shù)分析技術(shù)分析WiMAX技術(shù)簡(jiǎn)介WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全全球微波互聯(lián)接入球微波互聯(lián)接入，是一種基于基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的無線寬帶技標(biāo)準(zhǔn)的無線寬帶技術(shù)，術(shù)，主要用于無線城域網(wǎng)無線城域網(wǎng)(WMAN)“最后一公里最后一公里”的接入。WiMAX是針對(duì)微波微波和毫米波毫米波頻段的一種空中接入技術(shù)，提供一種在城域網(wǎng)接入多廠商環(huán)境下，有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備互操作的寬帶無線接入寬帶無線接入手段。WiMAX論壇成立于2001年，Intel等眾多企業(yè)參與推動(dòng)其標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。WiMAX是“無線無線+

2、寬帶寬帶”技術(shù)路線的產(chǎn)物，運(yùn)用了OFDM、MIMO等技術(shù)，具有鮮明的特征和寬帶優(yōu)勢(shì)；被稱為“3.5G”技術(shù)，2007年成為3G領(lǐng)域的第四個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX技術(shù)簡(jiǎn)介IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)的劃分在無線通信領(lǐng)域，有4個(gè)工作組在進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)802.15無線局域網(wǎng)(WLAN)802.11無線城域網(wǎng)(WMAN)802.16無線廣域網(wǎng)(WBAN)802.20四種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)覆蓋范圍由小到大，分別包括了多種具體的技術(shù)手段。無線通信標(biāo)準(zhǔn)的劃分WiMAX技術(shù)簡(jiǎn)介WiMAX技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)WiMAX的優(yōu)勢(shì)傳輸距離遠(yuǎn)最大可達(dá)3050公里所需基站少，硬件成本低接入速率高采用OFDM和M

3、IMO技術(shù)最高可達(dá)70Mbps提供服務(wù)廣擴(kuò)展性好(與WiFi相比)可提供多媒體通信服務(wù)WiMAX的劣勢(shì)設(shè)備發(fā)展滯后傳統(tǒng)通信設(shè)備制造商研發(fā)投入有限移動(dòng)接入效果不佳充當(dāng)蜂窩網(wǎng)時(shí)，移動(dòng)接入時(shí)延較大WiMAX技術(shù)簡(jiǎn)介802.16a(Jan 2003)擴(kuò)展到2-11 GHz，允許非視距傳輸，支持PMP，用于“最后一公里”無線接入；802.16(Dec 2001)固定式寬帶無線訪問系統(tǒng)的空中接口，10 66 GHz，視距傳輸，單載波調(diào)制；802.16c(2002)固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)增補(bǔ)文件：詳細(xì)系統(tǒng)框架固定寬帶固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)(1066GHz、11GHz)，802.16標(biāo)準(zhǔn)系

4、列比較成熟并且最具有實(shí)用性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本；移動(dòng)和固定移動(dòng)和固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)MAC/PHY增強(qiáng)以支持車速移動(dòng)。802.16d(Oct 2004)802.16e(Dec 2005)802.16標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展WiMAX標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)目標(biāo)頻段：2-66GHz視距&非視距應(yīng)用調(diào)制方式：SC，OFDM，OFDMA雙工方式：TDD，F(xiàn)DD靈活的帶寬和幀長(zhǎng)：幀長(zhǎng)：2ms20ms 帶寬：1.25M20M物理層匯聚子層（CS）分類功能：將外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)映射到MAC SDU，并轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的連接。接收MAC層的CS協(xié)議數(shù)據(jù)單元。公共部分子層（CPS）MAC層的核心 系統(tǒng)接入、連接管理（建立/維護(hù)）、調(diào)度等

5、安全子層 鑒權(quán)、密鑰交換和數(shù)據(jù)加密WiMAX標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)MAC層WiMAX主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)802.16d802.16e頻段211GHz 66GHz帶寬 1.75MHz20MHz1.25MHz20MHz子載波數(shù)256（OFDM）2048（OFDMA）256（OFDM）128、512、1024、2048（OFDMA）移動(dòng)性固定或便攜中低車速傳輸條件LOS（視距）、NLOS（非視距）峰值速率 75Mbps（20MHz）15Mbps（5MHz）調(diào)制方式QPSK、16QAM、64QAM接入控制主動(dòng)帶寬分配、輪詢、競(jìng)爭(zhēng)接入相結(jié)合QoS 支持5種QoS等級(jí)：UGS、rtPS、ertPS、nrtPS、BE

6、省電模式 不支持 支持空閑（Idle）、睡眠模式鏈路自適應(yīng)AMC、功率控制、HARQ雙工方式TDD、FDD小區(qū)間切換不支持支持WiMAX關(guān)鍵技術(shù)OFDM技術(shù)Single CarrierfrequencyMulti-carrierfrequencyOFDMfrequencyFDMA系統(tǒng)演進(jìn)（圖示）OFDM技術(shù)技術(shù)的核心思想：將信道分成若信道分成若干正交子信道干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到子信道上進(jìn)行傳輸。頻譜相互重疊頻譜相互重疊，提高頻譜利用率。時(shí)域上引入CP（循環(huán)前綴），減輕多徑延遲引起的符號(hào)間干擾的影響。WiMAX關(guān)鍵技術(shù)OF

7、DM技術(shù)主要步驟載波調(diào)制載波調(diào)制對(duì)比特流進(jìn)行QPSK或QAM調(diào)制經(jīng)過串并變換和逆快速傅立葉變換(IFFT)加入“循環(huán)前綴”，形成OFDM碼元輸出正交的基帶信號(hào)輸出正交的基帶信號(hào)加入同步序列信道估計(jì)序列載波解調(diào)載波解調(diào)進(jìn)行同步和信道估計(jì)經(jīng)過快速傅立葉變換(FFT)進(jìn)行QPSK或QAM的相應(yīng)解調(diào)得到比特流WiMAX關(guān)鍵技術(shù)OFDM信道編碼擾碼擾碼擾碼即有規(guī)律的隨機(jī)處理信碼（模二算法即擾碼方式）對(duì)所有指配的數(shù)據(jù)采用不同的擾碼器擾碼器輸出的比特送給編碼器WiMAX關(guān)鍵技術(shù)OFDM信道編碼前向糾錯(cuò)（前向糾錯(cuò)（FEC）FEC是一種增加信號(hào)可信度的方法利用傳輸冗余信息的方法，當(dāng)傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，允許接收器再

8、建數(shù)據(jù)FEC主要包括卷積內(nèi)編碼和RS外編碼根據(jù)使用的信號(hào)調(diào)制方式，確定FEC中兩種編碼比率交織交織所有的編碼數(shù)據(jù)都由一個(gè)塊交織器進(jìn)行交織交織的目的是使信道傳輸突發(fā)產(chǎn)生的錯(cuò)誤最大限度的分散化不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)不同的交織塊大小交織器最大限度改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不改變數(shù)據(jù)內(nèi)容WiMAX關(guān)鍵技術(shù)OFDM工作流程下行鏈路子幀只包含一個(gè)下行的物理層PDU第一個(gè)下行鏈路突發(fā)的位置和參數(shù)在下行幀前綴中指定上行鏈路子幀由競(jìng)爭(zhēng)區(qū)間（初始測(cè)距、帶寬申請(qǐng)）以及一個(gè)或數(shù)個(gè)上行的物理層PDU組成冗余循環(huán)校驗(yàn)碼包含在上下行PDU的MAC msg 有效內(nèi)容（即MAC PDU）中WiMAX關(guān)鍵技術(shù)OFDM幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)WiMAX關(guān)鍵技術(shù)

9、WiMAX物理層的特點(diǎn)OFDM技術(shù)技術(shù)高效利用頻譜支持支持TDD和和FDD支持移動(dòng)支持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)帶寬帶寬1.2520MHz1.25MHz的倍數(shù)和1.75MHz的倍數(shù)多天線技術(shù)多天線技術(shù)提高覆蓋范圍和容量自動(dòng)重傳自動(dòng)重傳技術(shù)技術(shù)自適應(yīng)調(diào)制自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)編碼技術(shù)功率控制功率控制技術(shù)技術(shù)時(shí)空編碼時(shí)空編碼技術(shù)技術(shù)提高通信質(zhì)量WiMAX關(guān)鍵技術(shù)WiMAX MAC層業(yè)務(wù)類型主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)(UGS)用來傳輸固定速率的業(yè)務(wù)資源由基站強(qiáng)制調(diào)度，用戶請(qǐng)求無效實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS)視頻、語音等可變速率業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)出現(xiàn)隨機(jī)性較強(qiáng)非實(shí)時(shí)輪非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)詢業(yè)務(wù)(nrtPS)長(zhǎng)周期或非周期的單播請(qǐng)

10、求業(yè)務(wù)盡力而為業(yè)盡力而為業(yè)務(wù)務(wù)(BE)不需要及時(shí)發(fā)送不保證時(shí)延和容量WiMAX關(guān)鍵技術(shù)WiMAX MAC層業(yè)務(wù)類型調(diào)度類型主動(dòng)授權(quán)服務(wù)UGS實(shí)時(shí)輪詢服務(wù)rtPS非實(shí)時(shí)輪詢服務(wù)nrtPS盡力而為服務(wù)BE特點(diǎn)恒速率，時(shí)延要求高突發(fā)性強(qiáng)，速率高、時(shí)延要求高速率低、時(shí)延要求較低無時(shí)延要求較最大保持速率最小保留速率最大延遲可容忍的延時(shí)抖動(dòng)請(qǐng)求發(fā)送策略典型應(yīng)用沒有靜默期的VOIP，周期性授予固定帶寬，避免請(qǐng)求開銷vedio，支持變長(zhǎng)數(shù)據(jù)，需要實(shí)時(shí)周期性的單播請(qǐng)求機(jī)會(huì)。FTPeMailWiMAX關(guān)鍵技術(shù)WiMAX 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)(PMP)基站(BS)與多個(gè)固定或者移動(dòng)終端通信終端間不直接通

11、信所有通信必須經(jīng)過基站多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)(mesh)終端間可通過一定規(guī)則進(jìn)行通信分布式分布式無基站，結(jié)構(gòu)類似Ad hoc網(wǎng)絡(luò)集中式集中式有基站，結(jié)構(gòu)與PMP類似數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制與PMP不同WiMAX關(guān)鍵技術(shù)PMP模式資源調(diào)度PMP模式以BS為核心，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的連接方式，構(gòu)建星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)BS為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)，通過動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)，根據(jù)覆蓋區(qū)域的用戶情況，選擇天線使用方式，滿足大量SS設(shè)備接入的需求BS通過輪詢過程響應(yīng)SS的帶寬請(qǐng)求，為SS分配帶寬；SS接收到CID準(zhǔn)許消息后，如滿意帶寬分配，則將帶寬分配給請(qǐng)求的連接；如不滿意帶寬分配情況，則增加帶寬請(qǐng)求WiMAX關(guān)鍵技術(shù)PMP模式資

12、源調(diào)度BS單播輪詢廣播或多播輪詢SS不需要發(fā)送填充所分配的時(shí)隙SS需要發(fā)送請(qǐng)求根據(jù)準(zhǔn)許的時(shí)隙給每個(gè)連接分配帶寬分組分配CID時(shí)隙SS利用所在組獲得的時(shí)隙發(fā)送帶寬請(qǐng)求SS未獲準(zhǔn)許繼續(xù)發(fā)送請(qǐng)求SS得到準(zhǔn)許滿意則發(fā)送數(shù)據(jù)不滿意則等待下次請(qǐng)求機(jī)會(huì)有足夠帶寬無足夠帶寬WiMAX關(guān)鍵技術(shù)Mesh分布式資源調(diào)度源節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求消息(DSCH-request)目的節(jié)點(diǎn)尋找時(shí)隙空閑目的節(jié)點(diǎn)完成時(shí)隙分配授權(quán)源節(jié)點(diǎn)源節(jié)點(diǎn)收到授權(quán)并回復(fù)確認(rèn)時(shí)隙預(yù)約成功源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)廣播預(yù)約信息相鄰“一跳”節(jié)點(diǎn)更新自身時(shí)隙表按預(yù)約發(fā)送/接收數(shù)據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)限相同每個(gè)節(jié)點(diǎn)在本地維護(hù)一張時(shí)隙表，記錄當(dāng)前時(shí)隙的利用情況，并及時(shí)根據(jù)時(shí)隙動(dòng)態(tài)進(jìn)

13、行更新。WiMAX關(guān)鍵技術(shù)Mesh集中式資源調(diào)度SS根據(jù)調(diào)度樹的結(jié)構(gòu)在CSCH(Centralized Scheduling 集中式調(diào)度)請(qǐng)求消息中攜帶所請(qǐng)求的帶寬信息，向MBS(Mesh BS)請(qǐng)求資源。BS收到所有子節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求信息后，根據(jù)當(dāng)前可用資源及各節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求進(jìn)行帶寬資源分配。通過CSCH授權(quán)消息將分配結(jié)果告知樹結(jié)構(gòu)的各子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)廣播每條鏈路的突發(fā)配置。SS(子節(jié)點(diǎn))在接收到CSCH消息之后，找到自己可以利用的時(shí)隙，并傳輸數(shù)據(jù)。AAS:Adaptive/Advanced Antenna System（自適應(yīng)天線系統(tǒng)），（自適應(yīng)天線系統(tǒng)），可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整。全向天線全向天線定向天線

14、定向天線AASWiMAX關(guān)鍵技術(shù)自適應(yīng)天線系統(tǒng) AAS能提高系統(tǒng)性能能提高系統(tǒng)性能:增加信干噪比，提高接收機(jī)的靈敏度，降低誤碼率提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)射功率降低了系統(tǒng)干擾改進(jìn)小區(qū)的覆蓋，增加了覆蓋距離利用空分多址技術(shù)（SDMA），提高了頻譜利用率WiMAX關(guān)鍵技術(shù)自適應(yīng)天線系統(tǒng)MIMO：Multiple input and multiple outputMIMO是是一種多天線技術(shù)，通過在收發(fā)兩端增加天線個(gè)數(shù)及相應(yīng)的信號(hào)處理功能建立起來的3維傳輸結(jié)構(gòu)，它將多徑作為有利因素加以利用，在不增加帶寬的情況下，提高通信系統(tǒng)容量、頻譜利用率、數(shù)據(jù)傳輸速率。WiMAX關(guān)鍵技術(shù)MIMO技術(shù)空間復(fù)用模式是在不

15、同的天線上發(fā)射相同的數(shù)據(jù)；接收天線的數(shù)目可以少于發(fā)射天線的數(shù)目WiMAX關(guān)鍵技術(shù)定定 位位ARQ功能功能：室外遠(yuǎn)距離條件下，無線信道的衰落現(xiàn)象非常顯著。在鏈路層加入了ARQ機(jī)制，減少到達(dá)網(wǎng)路層的信息差錯(cuò)，可大大提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量。ARQ類型類型SAW（Stop-and-wait）：發(fā)送端每發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包就停下來，等待接收端的）：發(fā)送端每發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包就停下來，等待接收端的確認(rèn)信息確認(rèn)信息。若正確，返回確認(rèn)(ACK)信號(hào)，否則返回不確認(rèn)(NACK)信號(hào)。發(fā)送端收到ACK后發(fā)新包，否則重發(fā)上一包。等待確認(rèn)期間，信道是空的，不發(fā)送數(shù)據(jù)。由于物理層采用物理層采用OFDMAOFDMA調(diào)制方式，則可以很好的

16、克服停等協(xié)議調(diào)制方式，則可以很好的克服停等協(xié)議信道利用率低的缺陷信道利用率低的缺陷。特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，信令開銷小，收端所需的緩存較低。ARQ機(jī)制WiMAX關(guān)鍵技術(shù)定定 位位GBN（Go-Back-N）：）：發(fā)送端發(fā)完一個(gè)包后，不停下來等確認(rèn)信息，而是連續(xù)發(fā)送若干個(gè)包。接收端將每個(gè)數(shù)據(jù)包相應(yīng)的ACK或 NACK信息和包的分組號(hào)反饋回發(fā)送端，當(dāng)接收到一個(gè)當(dāng)接收到一個(gè)NACK信號(hào)時(shí)，發(fā)送端就重新發(fā)送包括錯(cuò)信號(hào)時(shí)，發(fā)送端就重新發(fā)送包括錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的誤數(shù)據(jù)的N 個(gè)數(shù)據(jù)包。個(gè)數(shù)據(jù)包。特點(diǎn)：相比SAW增大了系統(tǒng)的吞吐量，但信令開銷大。SR（Selective Repeat）：只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，）：只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，在收端需要相當(dāng)容量的緩存空間來存儲(chǔ)已經(jīng)成功譯碼但還沒能按序輸出的分組。同時(shí)收端在組合數(shù)據(jù)包前必須知道序列號(hào)，序列號(hào)要和數(shù)據(jù)分別編碼，而且序列號(hào)需要更可靠的編碼以克服任何時(shí)候出現(xiàn)在數(shù)據(jù)里的錯(cuò)誤，增加了對(duì)信令的要求。特點(diǎn)：信道利用律高，所需緩存空間和信令開銷大。ARQ機(jī)制結(jié)束結(jié)束