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无线技术应用 宽带无线接入技术 WiMAX
一.WiMAX 的概述
二. 802.16 协议栈参考模型
三. WiMAX 关键技术
四.WiMAX 技术标准的发展与 3G
一.WiMAX 的概述
WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access:全球微波接入互操作)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。它的主要技术特点是传
输速率高、覆盖范围大、支持移动性、提供 QoS 保证并采用基于全 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,Intel、富士通和诺基亚等公司于 2001 年共同成立了
非营利性工业贸易联盟——WiMAX 论坛。从此 WiMAX 就成为 IEEE802.16 系列标准技术
的代名词。
二. 802.16 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) 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。
三.WiMAX 关键技术
(1) OFDM 与 OFDMA
(2) 多天线技术
(3) 自适应调制编码
(4) 混合自动重传请求(H-ARQ)
●自适应调制编码
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 QPSK,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。
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。