宽带无线接入技术WiMAX

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1、会计学1宽带无线接入技术宽带无线接入技术WiMAX一一WiMAX的概述的概述二二.802.16协议栈参考模型协议栈参考模型 三三.WiMAX关键技术关键技术四四.WiMAX技术标准的发展与技术标准的发展与3G第1页/共12页 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access：全球微波接入互操作：全球微波接入互操作)作为一种新兴的宽带无线接入作为一种新兴的宽带无线接入技术，一经提出便受到了业界的普遍关注。它的主要技术特点技术，一经提出便受到了业界的普遍关注。它的主要技术特点是传输速率高、覆盖范围大、支持移动性、提供是传输速率高、覆盖范围大

2、、支持移动性、提供QoS保证并采保证并采用基于全用基于全IP的网络架构，实现了数据分组化、接入宽带化和终的网络架构，实现了数据分组化、接入宽带化和终端移动化三者合一，因而具有广泛的应用前景。为了获得更大端移动化三者合一，因而具有广泛的应用前景。为了获得更大的覆盖范围、更高的传输速率和更好的服务质量，推动与保证的覆盖范围、更高的传输速率和更好的服务质量，推动与保证基于基于IEEE 802.16系列标准的宽带无线设备的兼容性和互操作性，系列标准的宽带无线设备的兼容性和互操作性，Intel、富士通和诺基亚等公司于、富士通和诺基亚等公司于2001年共同成立了非营利性工年共同成立了非营利性工业贸易联盟业

3、贸易联盟WiMAX论坛。从此论坛。从此WiMAX就成为就成为IEEE802.16系列标准技术的代名词。系列标准技术的代名词。一一WiMAX的概述的概述第2页/共12页二二.802.16协议栈参考模型协议栈参考模型 IEEE 802.16标准定义的空中接口由物理层MAC层组成，如下图所示。物理层由传输汇聚子层(TCL)和物理媒质依赖子层(PMD)组成，通常说的物理层主要是指PMD。TCL将收到的MAC层数据分段，封装成TCL协议数据单元(PDU)。PMD则具体执行信道编码、调制解调等一系列处理过程。MAC层采用分层结构，分为三个子层：特定服务汇聚子层(CS)、公共部分子层(CPS)和安全子层。1

4、)CS子层负责和高层接口，汇聚上层不同业务。它将通过服务访问点(SAP)收到的外部网络数据转换和映射为MAC业务数据单元，并传递到MAC层的SAP。协议提供了多个CS规范作为与外部各种协议的接口，可实现对ATM、IP等协议数据的透明传输。2)CPS子层实现主要的MAC功能，包括系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护等。它通过MAC层SAP接收来自各种CS层的数据并分类到特定的MAC连接，同时对物理层上传输和调度的数据实施QoS控制。3)安全子层的主要功能是提供认证、密钥交换和加解密处理。该子层支持128位、192位及256位加密系统，并采用数字证书的认证方式，以保证信息的安全传输。第3页/共1

5、2页IEEE 802.16协议栈参考模型协议栈参考模型第4页/共12页三三.WiMAX关键技术关键技术(1)OFDM与与OFDMA(2)多天线技术多天线技术(3)自适应调制编码自适应调制编码(4)混合自动重传请求混合自动重传请求(H-ARQ)第5页/共12页 无线信道的时变和衰落特性决定了信道容量是一个时变的随机变量，自适应调制编码(AMC)技术就是根据信道条件动态调整编码和调制方式，以提高传输速率或系统吞吐量。基本方法是根据对信道质量的测量结果，在信道条件较好时使用高阶调制和高编码速率(例如64QAM，5/6码率)，以实现更高的峰值速率；而在信道条件较差时使用低阶调制和低编码速率(例如QPS

6、K，1/2码率)，以保证传输性能。通过改变调制编码方式而不是发射功率来改善性能，还可以在很大程度上降低因发射功率提高而引入的额外干扰。自适应调制编码自适应调制编码第6页/共12页 在现代移动通信中，系统拥有多种物理层（PHY）传输模式可供选择，自适应调制编码实际上就是根据信道条件合理的选择PHY传输模式，如下图所示，采用PHY模式1。在信道信噪比较高时，系统吞吐量较低；而采用PHY模式8（64-QAM调制，码率为3/4卷积码编码）时，虽然在高信噪比时系统吞吐量很高，但当信道处于较低信噪比时，无法进行正常通信，而采用自适应调制编码技术则很好的在通信的可稳定性与系统吞吐量之间取得折中，圆满的解决了

7、二者的矛盾。第7页/共12页自适应调制编码的突出优点自适应调制编码的突出优点第8页/共12页四四.WiMAX技术标准的发展与技术标准的发展与3G 从技术角度来看，从技术角度来看，3G系统主要以系统主要以CDMA技术为核心，而技术为核心，而802.16e则以正交则以正交频分复用（频分复用（OFDM）和多天线）和多天线MIMO（Multi-Input Multi-Output）技术为）技术为核心。核心。CDMA系统具有容量大、频谱利用率高的优点，在一定程度上可以系统具有容量大、频谱利用率高的优点，在一定程度上可以很好地克服因频率选择性衰落所引起的符号间干扰问题。但是，对于高速很好地克服因频率选择性

8、衰落所引起的符号间干扰问题。但是，对于高速数据业务来说，数据业务来说，CDMA系统的主要问题在于扩频增益与高速数据流之间的系统的主要问题在于扩频增益与高速数据流之间的矛盾。在保证相同带宽的前提下，若对高速数据流所使用的扩频增益太高，矛盾。在保证相同带宽的前提下，若对高速数据流所使用的扩频增益太高，就会大大限制就会大大限制CDMA系统噪声平均的优点，从而使得系统的软容量受到一系统噪声平均的优点，从而使得系统的软容量受到一定的影响；定的影响；OFDM技术本质上讲它是一种多载波调制技术。从频域看，它通过把技术本质上讲它是一种多载波调制技术。从频域看，它通过把无线通信信道划分为多个窄带子信道同时并行传

9、送，在每个子信道上使用无线通信信道划分为多个窄带子信道同时并行传送，在每个子信道上使用一个子载波进行调制。这样，尽管总的信道特性是非平坦的，具有频率选一个子载波进行调制。这样，尽管总的信道特性是非平坦的，具有频率选择性，但对每个子信道而言却都是窄带平坦信道。从时域来看，择性，但对每个子信道而言却都是窄带平坦信道。从时域来看，OFDM通通过使用串并变换使得数据传输速率降低，符号持续时间加长，从而提高了过使用串并变换使得数据传输速率降低，符号持续时间加长，从而提高了对抗由于多径时延所引起的符号间干扰的能力。对抗由于多径时延所引起的符号间干扰的能力。第9页/共12页 从一些传统电信运营商的角度看来，

10、从一些传统电信运营商的角度看来，WiMAX还还不能视为一种真正意义上的移动通信技术，它在不能视为一种真正意义上的移动通信技术，它在切换、漫游等方面的性能比切换、漫游等方面的性能比3G系统要差，例如尚系统要差，例如尚不能支持移动过程中的无缝切换。另外不能支持移动过程中的无缝切换。另外WiMAX芯片、端和设备对标准的支持能力还显不足。为芯片、端和设备对标准的支持能力还显不足。为此，此，WiMAX还需加快其技术演进和终端开发的还需加快其技术演进和终端开发的进程，方有可能在各种同类技术的激烈竞争中及进程，方有可能在各种同类技术的激烈竞争中及早实现全球范围内的规模化应用。早实现全球范围内的规模化应用。第10页/共12页第11页/共12页