天线技术:WiMAX技术的特点解析

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802.16标准是为在各种传播环境(包括视距、近视距和非视距)中获得最优性能而设计的。即使在链路状况最差的情况下,也能提供可靠的服务。OFDM波形在2km~40km的通信距离上支持高频谱效率,在一个射频内速率可高达75Mbit/s,可以采用先进的网络拓扑(网状网)和天线技术(波束成形、STC、天线分集)进一步加强覆盖。这些先进技术也可用来提高频谱效率、容量、复用以及每射频信道的平均与峰值吞吐量。此外,不是所有的OFDM都是相同的。为BWA设计的OFDM具有支持较长距离传输和处理多径或反射的能力。

TCP、IP协议的特点之一是对信道的传输质量有较高的要求。无线宽带接入技术面对日益发展的IP数据业务,必须满足TCP、IP协议对信道传输质量的要求。在WiMAX技术的应用条件下(室外远距离),无线信道的衰落现象非常明显,在质量不稳定的无线信道上运用TCP、IP协议,其效率十分低。WiMAX技术在链路层加入了ARQ机制,减少到达网络层的信息差错,可大大提高系统的业务吞吐量。同时WiMAX协议提供实现自适应天线阵(AAS)、MIMO和空时编码(STC)增强型天线技术的途径,以应对NLOS造成的深衰落。这些措施都提高了WiMAX的无线数据传输性能。

802.16x标准支持灵活的射频信道带宽和信道复用(频率复用),当网络扩展时,可以作为增加小区容量的一种手段。此标准还支持自动发送功率控制和信道质量测试,可以作为物理层的附加工具,支持小区规划、部署以及频谱的有效使用。当用户数增加时,运营商可通过扇形化和小区分裂重新分配频谱。还有,此标准对多信道带宽的支持使设备制造商能够提供一种手段,以适应各国政府对频谱使用和分配的独特管制要求,这是世界各地的运营商都面临的一个问题。IEEE802.16x标准规定的信道宽度为1.75MHz~20MHz,在这中间还有许多选择。

802.16x标准的MAC层支持不佳的用户环境,能够应用于在每个信道上可能有成百上千个用户的环境。它具有ATM汇聚子层和分组汇聚子层,通过将多个高层数据单元经过汇聚子层处理后封装成一个MACPDU发送,可以实现对ATM、IP和以太网业务的协议透明性。802.16MAC具有带宽分配和QoS机制。802.16的MAC层是靠同意、请求协议接入媒体的,它支持不同档次的服务(如专用于企业的T1、E1和用于住宅的尽力而为的服务)。此协议在下行链路采用TDM数据流,在上行链路采用TDMA,通过集中调度支持对时延敏感的业务,如话音和视频等。由于确保了无碰撞数据接入,MAC层提高了系统总吞吐量和带宽效率,并确保数据时延受到控制,不致太大。TDM、TDMA接入技术还使支持多播和广播业务变得更容易。

WiMAX可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频、话音(VoIP)业务。WiMAX可以提供三种等级的服务:CBR(ConstantBitRate)、CIR(CommittedRate)、BE(BestEffort)。CBR的优先级最高,任何情况下网络操作者与服务提供商以高优先级、高速率及低延时为用户提供服务,保证用户订购的带宽。CIR的优先级次之,网络操作者以约定的速率提供,但速率超过规定的峰值时,优先级会降低,还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更大的传输带宽。BE的优先级更低,这种服务类似于传统IP网络的尽力而为的服务,网络不提供优先级与速率的保证。在系统满足其他用户较高优先级业务的条件下,尽力为用户提供传输带宽。

另外,在安全性上,MAC层中有一个专用子层提供认证、保密和加密功能。
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