WiMAX技術(shù)的射頻技術(shù)具有哪些特性及如何進(jìn)行測(cè)試？

WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。

WiMAX是一項(xiàng)高速無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，主要用在城域網(wǎng)，由WiMAX論壇提出并于2001年6月成形。它可提供至少一英里無(wú)線寬帶接入，作為電纜和DSL之外的選擇。在IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)版本和選項(xiàng)中做出唯一的選擇，以保證不同廠商產(chǎn)品的互操作性。在802.16物理層的三個(gè)變體中，WiMAX選擇了802.16-2004版的256 carrier OFDM，能夠借由較寬的頻帶以及較遠(yuǎn)的傳輸距離，協(xié)助電信運(yùn)營(yíng)商與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商業(yè)者建置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的最后一英里，與主要以短距離區(qū)域傳輸為目的之IEEE 802.11通信協(xié)議有著相當(dāng)大的不同。

WiMAX能提供許多種應(yīng)用服務(wù)，包括最后一英里無(wú)線寬帶接入、熱點(diǎn)、移動(dòng)通信回程線路以及作為商業(yè)用途在企業(yè)間的高速連線。通過(guò)WiMAX一致性測(cè)試的產(chǎn)品都能夠?qū)Ρ舜藙?chuàng)建無(wú)線連接并發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)分組數(shù)據(jù)。在概念上類似WiFi，WiMAX傳送速率更快，傳送范圍距離更大，簡(jiǎn)單理解為一種“大WiFi”。

WiMAX的升級(jí)版WirelessMAN-Advanced(IEEE 802.16m)是兩個(gè)4G標(biāo)準(zhǔn)之一。

WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。

WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，采用了代表未來(lái)通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來(lái)越高。

wimax和wifi有什么區(qū)別?

一、起源不同

1、WiFi：Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，在2002年10月，正式改名為Wi-Fi Alliance。

2、WiMAx：WiMAx由WiMAX論壇提出并于2001年6月成形。

二、通信協(xié)議不同

1、WiFi：WiFi選擇了主要以短距離區(qū)域傳輸為目的之IEEE 802.11通信協(xié)議。

2、WiMAx：WiMAX選擇了802.16-2004版的256 carrierOFDM，能夠借由較寬的頻帶以及較遠(yuǎn)的傳輸距離，協(xié)助電信運(yùn)營(yíng)商與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商業(yè)者建置無(wú)線網(wǎng)上的最后一英里。

三、傳送不同

1、WiFi：WiFi的傳送速率相較于WiMAx更快，傳送范圍距離更大。

2、WiMAx：WiMAx的傳送速率相較于WiFi更快，傳送范圍距離更大。

隨著無(wú)線通信的發(fā)展及用戶需求的變化，固定寬帶接入服務(wù)和移動(dòng)服務(wù)在技術(shù)和業(yè)務(wù)上呈現(xiàn)融合的趨勢(shì)，寬帶移動(dòng)化和移動(dòng)寬帶化逐漸成為這兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

在移動(dòng)寬帶化方面，3GPP/3GPP2已經(jīng)制訂了1xEV-DO、HSDPA/HSUPA等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。在寬帶移動(dòng)化方面，IEEE802工作組先后制訂了WLAN和WiMAX等技術(shù)規(guī)范，沿著固定、游牧/便攜、移動(dòng)這樣的演進(jìn)路線前進(jìn)，其中 WiMAX是寬帶移動(dòng)化的重要里程碑。

1 WiMAX標(biāo)準(zhǔn)

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，是一項(xiàng)基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)技術(shù)(Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network)，該標(biāo)準(zhǔn)僅僅制訂了物理層(PHY)和媒質(zhì)接入層(MAC)的規(guī)范，是針對(duì)微波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。

WiMAX的基本目標(biāo)是在城域網(wǎng)接入環(huán)境下，確保不同廠商的無(wú)線設(shè)備互連互通，主要用于為家庭、企業(yè)以及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供“最后一公里”的高速寬帶接入，以及將來(lái)的個(gè)人移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。

目前，業(yè)界關(guān)心最多的是IEEE802.16e，它與802.16前幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的最大區(qū)別在于其對(duì)移動(dòng)性的支持。制訂802.16e標(biāo)準(zhǔn)的目的，是希望能夠提出一種既能提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又使用戶具有移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入解決方案。它在固定的空中接口802.16d的技術(shù)基礎(chǔ)上，增加了切換支持、可節(jié)電的睡眠模式、尋呼以及增強(qiáng)的安全能力等一些重要特性，使得終端的漫游和切換成為可能(見表1)。

2 WiMAX的關(guān)鍵技術(shù)

* OFDM/OFDMA

OFDM(正交頻分復(fù)用)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它具有較高的頻譜利用率，且在抵抗多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。而OFDMA是利用OFDM的概念實(shí)現(xiàn)上行多址接入，每個(gè)用戶占用不同的子載波，通過(guò)子載波將用戶分開。OFDMA允許單個(gè)用戶僅在部分子載波發(fā)送，降低了對(duì)發(fā)送功率的要求。

在WiMAX系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)為物理層技術(shù)，主要應(yīng)用的方式有兩種：OFDM物理層和OFDMA物理層。OFDM物理層采用OFDM調(diào)制方式，OFDM正交載波集由單一用戶產(chǎn)生，為單一用戶并行傳送數(shù)據(jù)流。它支持TDD和FDD雙工方式，上行鏈路采用TDMA多址方式，下行鏈路采用TDM復(fù)用方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS自適應(yīng)天線系統(tǒng)。OFDMA物理層采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD雙工方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS。通常向下數(shù)據(jù)流被分為邏輯數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流可以采用不同的調(diào)制及編碼方式以及以不同信號(hào)功率接入不同信道特征的用戶端。向上數(shù)據(jù)流子信道采用多址方式接入，通過(guò)下行發(fā)送的媒質(zhì)接入?yún)f(xié)議(MAP)分配子信道傳輸上行數(shù)據(jù)流。雖然OFDM技術(shù)對(duì)相位噪聲非常敏感，但是標(biāo)準(zhǔn)定義了ScalableFFT，可以根據(jù)不同的無(wú)線環(huán)境選擇不同的調(diào)制方式，以保證系統(tǒng)能夠以高性能的方式工作。

* HARQ

HARQ(混合自動(dòng)重傳要求)技術(shù)因?yàn)樘岣吡祟l譜效率，所以可以明顯提高系統(tǒng)吞吐量，同時(shí)因?yàn)橹貍骺梢詭?lái)合并增益，所以間接擴(kuò)大了系統(tǒng)的覆蓋范圍。在WiMAX技術(shù)的應(yīng)用條件下(室外遠(yuǎn)距離)，無(wú)線信道的衰落現(xiàn)象非常明顯，在質(zhì)量不穩(wěn)定的無(wú)線信道上運(yùn)用TCP、IP協(xié)議，其效率十分低。WiMAX技術(shù)在鏈路層加入了HARQ機(jī)制，減少了到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯(cuò)，可大大提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量。

在802.16e的協(xié)議中雖然規(guī)定了信道編碼方式有卷積碼(CC)、卷積Turbo碼(CTC)和低密度校驗(yàn)碼(LDPC)編碼，但是對(duì)于HARQ方式，根據(jù)目前的協(xié)議，16e中只支持CC和CTC的HARQ方式。具體規(guī)定為：在16e協(xié)議中，混合自動(dòng)重傳要求(HARQ)方法在MAC部分是可選的。HARQ功能和相關(guān)參數(shù)是在網(wǎng)絡(luò)接入過(guò)程或重新接入過(guò)程中，用消息SBC被確定和協(xié)商的。HARQ是基于每個(gè)連接的，它可以通過(guò)消息DSA/DSC確定每個(gè)服務(wù)流是否有HARQ的功能。{{分頁(yè)}}

* AMC

AMC(自適應(yīng)調(diào)制編碼)在WiMAX的應(yīng)用中有其特有的技術(shù)要求，由于AMC技術(shù)需要根據(jù)信道條件來(lái)判斷將要采用的編碼方案和調(diào)制方案，所以AMC技術(shù)必須根據(jù)WiMAX的技術(shù)特征來(lái)實(shí)現(xiàn)AMC功能。與CDMA技術(shù)不同的是，由于WiMAX物理層采用的是OFDM技術(shù)，所以時(shí)延擴(kuò)展、多普勒頻移、PAPR值、小區(qū)的干擾等對(duì)于OFDM解調(diào)性能有重要影響的信道因素必須被考慮到AMC算法中，用于調(diào)整系統(tǒng)編碼調(diào)制方式，達(dá)到系統(tǒng)瞬時(shí)最優(yōu)性能。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)定義了多種編碼調(diào)制模式，包括卷積編碼、分組Turbo編碼(可選)、卷積Turbo碼(可選)、零咬尾卷積碼(ZeroTailbaitingCC)(可選)和LDPC(可選)，并對(duì)應(yīng)不同的碼率，主要有：1/2、3/5、5/8、2/3、3/4、4/5、5/6等碼率。

* MIMO

MIMO(多進(jìn)多出)是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。MIMO技術(shù)主要有兩種表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼。這兩種形式在WiMAX協(xié)議中都得到了應(yīng)用。WiMAX相關(guān)協(xié)議還給出了同時(shí)使用空間復(fù)用和空時(shí)編碼的形式。支持MIMO是協(xié)議中的一種可選方案，結(jié)合自適應(yīng)天線陣(AAS)和MIMO技術(shù)，能顯著提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，可以大大提高覆蓋范圍并增強(qiáng)應(yīng)對(duì)快衰落的能力，使得在不同環(huán)境下能夠獲得最佳的傳播性能。

* QoS機(jī)制

在WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中，MAC層定義了較為完整的QoS機(jī)制。MAC層針對(duì)每個(gè)連接可以分別設(shè)置不同的QoS參數(shù)，包括速率、延時(shí)等指標(biāo)。WiMAX系統(tǒng)所定義的4種調(diào)度類型，只針對(duì)上行的業(yè)務(wù)流，分別為非請(qǐng)求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS.UnsolicitedGrantService)、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS.RealTime Polling Service)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS.Non Real Time Polling Service)、盡力而為業(yè)務(wù)(BE.Best effort)。對(duì)于下行的業(yè)務(wù)流，根據(jù)業(yè)務(wù)流的應(yīng)用類型只有QoS參數(shù)的限制(即不同的應(yīng)用類型有不同的QoS參數(shù)限制)而沒(méi)有調(diào)度類型的約束，因?yàn)橄滦械膸挿峙涫怯葿S中的Buffer中的數(shù)據(jù)觸發(fā)的。這里定義的QoS參數(shù)都是針對(duì)空中接口的，而且是這4種業(yè)務(wù)的必要參數(shù)。

* 睡眠模式

802.16e協(xié)議為適應(yīng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，增加了終端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。Sleep模式的目的在于減少M(fèi)S的能量消耗并降低對(duì)ServingBS空中資源的使用。Sleep模式是MS在預(yù)先協(xié)商的指定周期內(nèi)暫時(shí)中止ServingBS服務(wù)的一種狀態(tài)。從ServingBS的角度觀察，處于這種狀態(tài)下的MS處于不可用(unavailability)狀態(tài)。Idle模式為MS提供了一種比Sleep模式更為省電的工作模式，在進(jìn)入Idle模式后，MS只是在離散的間隔，周期性地接收下行廣播數(shù)據(jù)(包括尋呼消息和MBS業(yè)務(wù))，并且在穿越多個(gè)BS的移動(dòng)過(guò)程中，不需要進(jìn)行切換和網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)入的過(guò)程。Idle模式與Sleep模式的區(qū)別在于：Idle模式下MS沒(méi)有任何連接，包括管理連接，而Sleep模式下MS有管理連接，也可能存在業(yè)務(wù)連接;Idle模式下MS跨越BS時(shí)不需要進(jìn)行切換，Sleep模式下MS跨越BS需要進(jìn)行切換，所以Idle模式下MS和基站的開銷都比Sleep小;Idle模式下MS定期向系統(tǒng)登記位置，Sleep模式下MS始終和基站保持聯(lián)系，不用登記。{{分頁(yè)}}

* 切換技術(shù)

802.16e標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種必選的切換模式，在協(xié)議中簡(jiǎn)稱為HO(handover)，實(shí)際上就是我們通常所說(shuō)的硬切換。除此以外還提供了兩種可選的切換模式：MDHO(宏分集切換)和FBSS(快速BS切換)。移動(dòng)臺(tái)可以通過(guò)當(dāng)前的服務(wù)BS廣播的消息獲得相鄰小區(qū)的信息，或者通過(guò)請(qǐng)求分配掃描間隔或者是睡眠間隔來(lái)對(duì)鄰近的基站進(jìn)行掃描和測(cè)距的方式獲得相鄰小區(qū)信息，對(duì)其評(píng)估，尋找潛在的目標(biāo)小區(qū)。切換既可以由MS決策發(fā)起也可以由BS決策發(fā)起。在進(jìn)行快速基站切換(FBSS)時(shí)，MS只與AnchorBS進(jìn)行通信;所謂快速是指不用執(zhí)行HO過(guò)程中的步驟就可以完成從一個(gè)AnchorBS到另一個(gè)AnchorBS的切換。支持FBSS對(duì)于MS和BS來(lái)說(shuō)是可選的。進(jìn)行宏分集切換(MDHO)時(shí)，MS可以同時(shí)在多個(gè)BS之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣可以獲得分集合并增益以改善信號(hào)質(zhì)量。是否支持MDHO對(duì)于MS和BS來(lái)說(shuō)是可選的。

WiMax技術(shù)的應(yīng)用前景

寬帶無(wú)線接入技術(shù)是各種有線接入技術(shù)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，在高速因特網(wǎng)接入、雙向數(shù)據(jù)通信、私有或公共電話系統(tǒng)、雙向多媒體服務(wù)和廣播視頻等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，寬帶無(wú)線接入技術(shù)具有巨大的優(yōu)勢(shì)，如：

*無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署快，建設(shè)成本低廉

*無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有高度的靈活性，升級(jí)方便

*無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和升級(jí)費(fèi)用低

*無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)實(shí)際使用的需求階段性地進(jìn)行投資

WiMax的應(yīng)用主要可以分成兩個(gè)部分，一個(gè)是固定式無(wú)線接入，一個(gè)是移動(dòng)式無(wú)線接入。802.16d(IEEE 802.16-2004)屬于固定無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)，而802.16e屬于移動(dòng)寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。目前INTEL已經(jīng)宣布開發(fā)出符合IEEE 802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的芯片，并且從2006年開始WiMAX技術(shù)將被逐步引入筆記本電腦中。相信不需要太多時(shí)間，WiMax即可得到廣泛的應(yīng)用。其主要的應(yīng)用范圍主要有：

*中國(guó)幅員遼闊，存在很多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，在這些地方的信息化建設(shè)是非常落后的。應(yīng)用低成本的WiMax技術(shù)則可以給那里架起一座信息高速公路，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)有很大的促進(jìn)作用。

*應(yīng)用WiMax技術(shù)可以迅速部署完成一個(gè)高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。例如2008年奧運(yùn)會(huì)期間可以在奧運(yùn)場(chǎng)館構(gòu)建WiMax網(wǎng)絡(luò)。

*可以使用WiMax技術(shù)在大學(xué)校園內(nèi)部署高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。使用WiFi技術(shù)的校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)十分普遍，但是WiMax要比WiFi先進(jìn)很多，WiMax使用很少的基站即可達(dá)到整個(gè)校園的無(wú)線信號(hào)無(wú)縫連接。

同目前正在廣泛使用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比，WiMax技術(shù)有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。WiFi技術(shù)可以提供高達(dá)54Mbps的無(wú)線接入速度，但是它的傳輸距離十分有限，僅限于半徑約為100米的范圍。移動(dòng)電話系統(tǒng)可以提供非常廣闊的傳輸范圍，但是它的接入速度卻十分緩慢。WiMax的出現(xiàn)剛好彌補(bǔ)了這兩個(gè)不足。因此在不久的將來(lái)WiFi(無(wú)線局域網(wǎng))，WiMax(無(wú)線城域網(wǎng))，3G(無(wú)線廣域網(wǎng))三者的結(jié)合將會(huì)為我們創(chuàng)造出一個(gè)完美的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，集成了這三種技術(shù)的移動(dòng)終端將為我們隨時(shí)隨地提供高速無(wú)線連接，借用一句廣告語(yǔ)：“未來(lái)是無(wú)線的”。