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WiMAX 为无线系统设计带来新挑战
http://www.media.edu.cn 2008-08-19 作者:

WiMAX 是一种宽带无线接入(broadband wireless access, BWA) 形式,以无线城域网(metropolitan-area network, MAN) 的IEEE 802.16  标准为基础。预计在未来3至5年内,这种由WiMAX 驱动而提供价格适宜的“最后一公里”(Last Mile) 宽带互联网接入技术,将获得广泛应用。许多公司都将会进入WiMAX市场。受过WLAN 培训的工程人员在掌握这种新标准时,往往遇到许多系统考虑因素,特别是无线射频(RF) 的要求和结构。

 

理解这些标准

 

那么802.16 WiMAX 标准和802.11 WLAN 标准有什么分别?首先,802.16 WiMAX 标准和802.11 WLAN 标准都基于正交频分多任务(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 技术,利用多个导频音频信号,支持BPSK 至64 QAM 的调制。

 

 

在RF/IF分割技术中,使用IF芯片上的完全可编程合成器,产生所需的LO信号来驱动传送和接收路径。

 

不过,它们之间也有一些重大区别。例如,WiMAX 系统在许可(licensed) 或不许可(unlicensed) 频谱中,会使用带有256 个副载波(192 个数据副载波) 的1 至28 MHz 可变带宽范围,而非如802.11 般使用带有52 个副载波的固定20MHz 带宽。WiMAX 的早期产品可能会采用3.5 和7MHz 信道带宽。

 

WiMAX 支持子通路编组(subchan-nelization),也就是说,你不是在所有192 个数据副载波上传送数据,而是在一组副载波上传送数据。在这种情况下,功率相同但载波较少,系统的传送距离便可以更远。随着WiMAX CPE 变成楼内设备,在向楼外传送信号时,便需要补偿由此而引起的功率损失。

 

尽管较多的副载波为WiMAX 带来超越802.11 的优势,但由此而引起的系统设计挑战是,由于副载波之间间隔缩小,因此对相位噪声和定时抖动的要求提高,以致对合成器的性能要求也更高。

 

此外,WiMAX 还利用不同长度的保护间隔(guard interval),来提升多路径环境中的性能。保护间隔是信息包的起始时间延迟,以补偿多路径干扰。如果信道很清洁,保护间隔便可以缩短,从而提高数据流量。副载波越多、而保护间隔的长度变化越大,则WiMAX 系统的整个频谱效率范围便会高于WLAN 系统的15% 至40%。

 

802.11 的错误矢量幅度(error vector magnitude, EVM) 要求为-25 dB,即错包率为10%。802.16 的EVM 保持在-31 dB,错包率为1%。低错包率令WiMAX 的传输距离可以更远。另外,WiMAX 能够传输至更远距离的另一因素是对接收器噪声值的要求更严格,802.11 的最大噪声值是10dB;而802.16 则是7dB。

 

802.11 只支持在同一信道、但不同时间进行发送和接收的时分多任务(time division duplexing, TDD)。相比之下,802.16 能提供更大的灵活性,支持TDD、频分多任务(frequency division duplexing, FDD) 和半双工FDD (half duple FDD, H-FDD)。FDD 在不同频率进行传送和接收;H-FDD 在不同时间不同信道进行传送。设计人员的选择将影响成本、占地面积和设计时间。

 

WiMAX 和802.11 的另一个差别是距离和传输动态范围。802.11 的输出功率差不多是固定的,在工作期间,系统传输的功率一般是相同的。但WiMAX 的距离变化通常用于决定正确的定时补偿和功率设定。距离变化保证每个副载波站的传送信息在适当的时间、以相同的功率水平到达基站。因此,802.16 标准要求副载波站具有50-dB 的传输动态范围,这样,靠近基站的系统便可减小传送功率;而远距离的系统则以最大功率进行传送。

 

全面的系统设计挑战

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