WiMAX存在的問(wèn)題與未來(lái)的發(fā)展方向

WiMAX存在的問(wèn)題與未來(lái)的發(fā)展方向 摘要：WiMAX可以為大范圍內(nèi)的大量用戶提供高帶寬的無(wú)線語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有巨大的 商業(yè)價(jià)值。但是，當(dāng)前的WiMAX技術(shù)大多基于傳統(tǒng)系統(tǒng)，沒(méi)有考慮WMAN對(duì)大容量需求 的特殊性和系統(tǒng)的快速發(fā)展。 本文首先概述了 WiMAX的最新研究動(dòng)——IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的物理層和介質(zhì)接入 控制層的技術(shù)特點(diǎn)，分析探討了 WiMAX技術(shù)當(dāng)前存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上介紹和評(píng)價(jià) 了 WiMAX的各種性能增強(qiáng)技術(shù)和擴(kuò)展方案。 關(guān)鍵詞：WiMAX系統(tǒng)容量可擴(kuò)展性小區(qū)規(guī)劃空間復(fù)用調(diào)制機(jī)制 1、引言 固定寬帶無(wú)線接入技術(shù)［1-9 ］使用無(wú)線介質(zhì)為許多離散的用戶站點(diǎn)提供高帶寬的語(yǔ)音、數(shù) 據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，在組網(wǎng)、安裝、維護(hù)方面靈活快捷，而系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)營(yíng)成本低，具有巨大 的商業(yè)價(jià)值，必將成為未來(lái)的主流技術(shù)。無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16——WiMAX 是第一個(gè)用于固定寬帶無(wú)線接入的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，定義了物理(PHY)層和介質(zhì)接入控制(MAC )層 的許多技術(shù)，但是大多基于現(xiàn)有的傳統(tǒng)系統(tǒng)(例如802.11無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)),并沒(méi)有考慮 WMAN對(duì)大容量需求的特殊性和系統(tǒng)的快速發(fā)展，因此有必要采取一些增強(qiáng)技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò) 展方案增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和系統(tǒng)性能。 本文首先概述了 WiMAX的最新研究動(dòng)態(tài)——IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的PHY層和MAC 層技術(shù)，分析探討了固定寬帶無(wú)線接入技術(shù)當(dāng)前存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了一些性能 增強(qiáng)技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò)展方案，利用這些技術(shù)和方案可以顯著增加固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 容量、用戶容量和覆蓋區(qū)域，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性并支持系統(tǒng)的持續(xù)增長(zhǎng)。 2、WiMAX標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀 IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)最初工作在10-66GHZ頻段，僅支持視距(LOS)傳輸和點(diǎn)到點(diǎn)通信。擴(kuò)展 后的802.16a標(biāo)準(zhǔn)工作在2-11GHZ的較低頻段，允許非視距(NLOS)傳輸和點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP) 通信，支持Mesh(網(wǎng)狀)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且允許靈活的用戶部署和操作。2004年，802.16-2004 標(biāo)準(zhǔn)將802.16和802.16a空中接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了融合，可以應(yīng)用于2-11GHzNLOS傳輸和 10-66GHzLOS 傳輸。 2.1物理層技術(shù) IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)定義了三個(gè)不同的PHY層調(diào)制機(jī)制,可以和MAC層技術(shù)結(jié)合使用 提供可靠的端到端連接。這些空中接口規(guī)范是： ?WMAN-SC：?jiǎn)屋d波調(diào)制的空中接口規(guī)范。 ?WMAN-OFDM(正交頻分復(fù)用)：256載波OFDM機(jī)制。 ?WMAN-OFDMA： 2048載波OFDM機(jī)制。通過(guò)給各個(gè)接收機(jī)分配載波子集，提供了多 個(gè)接入，所以這個(gè)版本通常稱為OFDM多址接入(0FDMA)。 在這三個(gè)空中接口規(guī)范中，由于多載波信號(hào)的均衡處理很簡(jiǎn)單，所以兩個(gè)基于OFDM的 系統(tǒng)更適合NLOS操作。而且，相比其他兩個(gè)規(guī)范，256載波的WMAN-OFDM具有較低的 峰平比、更快的FFT(快速傅立葉變換)計(jì)算以及更寬松的頻率同步要求，所以設(shè)備供應(yīng)商們 更傾向于使用它。 2.1.1自適應(yīng)調(diào)制和編碼 根據(jù)802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)定義，下行鏈路(DL)和上行鏈路(UL)允許的調(diào)制機(jī)制是二進(jìn)制移相 鍵控(BPSK)、四進(jìn)制移相鍵控(QPSK)、16進(jìn)制正交幅度調(diào)制(QAM)和64QAM。標(biāo)準(zhǔn)定義 了 7種調(diào)制機(jī)制和碼率的組合(如表1所示)，可以根據(jù)信道和干擾條件的不同，實(shí)現(xiàn)各種數(shù) 據(jù)速率和魯棒性的折衷。 表1調(diào)制和編碼機(jī)制 調(diào)制機(jī)制 卷積碼碼率 總碼率 信息/符號(hào) BPSK 1/2 1/2 0.5 QPSK 2/3 1/2 1 QPSK 5/6 3/4 1.5 16QAM 2/3 1/2 2 16QAM 5/6 3/4 3 64QAM 3/4 2/3 4 64QAM 5/6 3/4 4.5 802.16使用外部RS(Reed-Solomon)分組碼級(jí)連內(nèi)部卷積碼。RS碼是使用GF(28)從系統(tǒng) RS碼(N=255, K=239, T=8)推導(dǎo)而來(lái)的，因此與系統(tǒng)RS碼相比增加了大約10%的開銷。 內(nèi)部卷積碼的約束長(zhǎng)度為7,并且碼率可以為1/2、2/3、3/4或者5/6(如表1所示)。還可以 使用Turbo碼改善系統(tǒng)的覆蓋范圍和容量，不過(guò)這會(huì)增加譯碼延遲和系統(tǒng)的復(fù)雜度。 2.1.2空時(shí)分組碼 根據(jù)802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的定義(可選部分)，可以在DL中實(shí)現(xiàn)空時(shí)分組碼(STBC)，以提供 增強(qiáng)的時(shí)間和空間分集特性。接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，對(duì)發(fā)送信號(hào)執(zhí)行最大似然(ML)估計(jì)。 還可以利用多根天線的接收分集，從而進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)性能。由于接收分集不需要額外的發(fā) 射功率，所以接收分集優(yōu)于發(fā)射分集。 2.1.3自適應(yīng)天線系統(tǒng) 802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)還提供了允許使用智能天線系統(tǒng)的可選特性和信號(hào)結(jié)構(gòu)。它定義了一個(gè) 單獨(dú)的PMP幀結(jié)構(gòu)，允許使用定向波束(每個(gè)波束都指向一個(gè)或者多個(gè)用戶站點(diǎn))傳輸DL 和UL突發(fā)數(shù)據(jù)。還定義了基站(BS)和用戶站點(diǎn)(SS)之間的額外信號(hào)，允許SS為BS提供信 道質(zhì)量反饋，將每個(gè)定向波束和特定子載波的信道響應(yīng)的實(shí)部和虛部提供給BS，BS可以在 這個(gè)反饋的頻率域指定分辨率，即標(biāo)準(zhǔn)允許SS為每4個(gè)、8個(gè)、16個(gè)、32個(gè)或64個(gè)子載 波提供信道響應(yīng)。 2.2MAC層技術(shù) IEEE802.16的MAC層是為PMP寬帶無(wú)線接入應(yīng)用設(shè)計(jì)的,要滿足非常高的數(shù)據(jù)速率應(yīng) 用的需求，以及許多服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。802.16MAC層是基于“連接”的，即所有終端的數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)以及與此相關(guān)的QoS要求都是基于“連接”進(jìn)行的，MAC層針對(duì)每個(gè)連接可以分別設(shè) 置不同的QoS參數(shù)。 信道帶寬可以是1.25MHz、1.5MHz和1.75MHz的整數(shù)倍，最大值是20MHz。標(biāo)準(zhǔn)定義 了四種不同的上行帶寬調(diào)度模式：請(qǐng)求帶寬分配業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)、盡 力而為業(yè)務(wù)。802.16接入系統(tǒng)在每個(gè)終端有多個(gè)連接、每個(gè)終端有多個(gè)QoS級(jí)別以及有大 量統(tǒng)計(jì)復(fù)用用戶的情況下也非常有效。它充分利用了許多請(qǐng)求機(jī)制，平衡了無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入的穩(wěn) 定性和面向競(jìng)爭(zhēng)接入的效率。無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制要求每個(gè)用戶必須先獲得發(fā)送權(quán)，然后才能發(fā) 送數(shù)據(jù)，這種方式不會(huì)產(chǎn)生沖突，并且在負(fù)載較重的情況下可以獲得很高的信道利用率；而 基于競(jìng)爭(zhēng)的接入機(jī)制是各個(gè)用戶競(jìng)爭(zhēng)使用信道，不需要取得發(fā)送權(quán)就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，這種方 式在負(fù)載較輕的情況下可以獲得良好的延遲特性，但無(wú)法為每個(gè)用戶保證傳輸帶寬，不適合 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)或需要QoS保證的業(yè)務(wù)要求。 IEEE802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的MAC層分為匯聚子層、公共部分子層和安全子層。匯聚子層將 傳輸層的特有業(yè)務(wù)映射到足以有效攜帶任何業(yè)務(wù)類型的MAC層。公共部分子層與傳輸機(jī)制 無(wú)關(guān)，負(fù)責(zé)將MAC業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU)分段為MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)、QoS控制以及 MACPDU的時(shí)間進(jìn)度和重傳。安全子層負(fù)責(zé)MAC層認(rèn)證和加密功能。 IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)支持頻分復(fù)用(FDD)和時(shí)分復(fù)用(TDD)。在FDD模式中，還額外地支持 無(wú)幀F(xiàn)DD操作，即MACPDU的傳輸不包含幀結(jié)構(gòu)，并且是異步的。BS處的MAC層創(chuàng)建 DL幀(TDD子幀)，幀頭是用于同步和信道估計(jì)的前導(dǎo)碼。前導(dǎo)碼之后是幀控制頭(FCH), 規(guī)定了一幀的其他部分的突發(fā)模式，即規(guī)定了每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包所采用的調(diào)制編碼機(jī)制和長(zhǎng) 度。FCH之后是一個(gè)或者多個(gè)下行突發(fā)數(shù)據(jù)包，每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包都由整數(shù)個(gè)OFDM符號(hào)組 成的，并且根據(jù)突發(fā)模式加以發(fā)送。 按照魯棒性遞減的順序發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)包，允許SS在遭受可能會(huì)引起同步丟失的突發(fā)錯(cuò)誤 之前接收到可靠的數(shù)據(jù)。在DL中，F(xiàn)CH之后就是TDM部分，并且TDM用于主動(dòng)提供的 授予服務(wù)，這對(duì)具有嚴(yán)格延遲限制的恒定比特速率的應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常有用。 3、WiMAX存在的問(wèn)題 隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，多媒體數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求增長(zhǎng)以及數(shù)據(jù)密度（數(shù)據(jù)吞吐量和覆 蓋范圍）的持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)固定寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能和可擴(kuò)展性提出了挑戰(zhàn)。因此，為 了滿足用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)，WiMAX系統(tǒng)的總?cè)萘浚òㄖС值挠脩魯?shù)、數(shù)據(jù)速率和覆 蓋范圍）必須最優(yōu)并且可按需擴(kuò)展，而且網(wǎng)絡(luò)要能夠支持新業(yè)務(wù)。 但是，盡管802.16-2004標(biāo)準(zhǔn)的物理層提供了許多優(yōu)化技術(shù)，并且MAC層標(biāo)準(zhǔn)也提供了 大量的帶寬分配和QoS機(jī)制，仍然存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)： ?MAC層還有許多調(diào)度和預(yù)約管理的細(xì)節(jié)沒(méi)有定義，這將制約系統(tǒng)容量的增加和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò) 展。 ?數(shù)據(jù)密度的持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)WiMAX網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能和可擴(kuò)展性提出挑戰(zhàn)［3］。 ?許多寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)工作在非常擁擠的頻帶，帶寬限制是制約網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性的一個(gè)主要 問(wèn)題。 ?資源分配的靈活性對(duì)于滿足突發(fā)業(yè)務(wù)和按需分配容量非常重要，必須考慮每個(gè)比特的費(fèi) 用或者網(wǎng)絡(luò)傳遞帶寬的總費(fèi)用。 ?無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)［7］，802.16標(biāo)準(zhǔn)必須能夠支持無(wú)線Mesh 網(wǎng)絡(luò)的部署和實(shí)現(xiàn)。而現(xiàn)有的PHY層和MAC層技術(shù)并不是針對(duì)802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)的具體特 點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。 ?BS和SS處的射頻設(shè)備的費(fèi)用太高，這在許多情況下阻礙了固定無(wú)線寬帶接入市場(chǎng)的發(fā) 展。 4、WiMAX的發(fā)展方向 為了滿足用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)、滿足系統(tǒng)擴(kuò)展需求、降低設(shè)備成本以及支持無(wú)線Mesh 網(wǎng)絡(luò)，WiMAX必須采取一些增強(qiáng)技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò)展方案來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，并且最優(yōu)化 固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的容量和帶寬利用率。 4.1小區(qū)規(guī)劃 進(jìn)一步將每個(gè)小區(qū)劃分為微小區(qū)⑻，每個(gè)微小區(qū)只有較小的覆蓋范圍，且每個(gè)相鄰無(wú)線 路由器的位置放置使小區(qū)之間的覆蓋區(qū)域沒(méi)有空白，這樣可以增加地理覆蓋和減小無(wú)線路由 器的間隔。因此，在無(wú)需LOS通信的25GHz以下的載波頻率處，擴(kuò)展了覆蓋區(qū)域。但是， 在較高的頻率處，LOS需求仍然會(huì)影響系統(tǒng)覆蓋范圍的可擴(kuò)展性（例如，在現(xiàn)有的用戶建筑 物前出現(xiàn)了一幢新的建筑物，阻擋了 LOS路徑）。 還可以增加每個(gè)無(wú)線路由器的扇區(qū)數(shù)，從而獲得更高的數(shù)據(jù)容量。通常，用4個(gè)90°扇區(qū) 天線構(gòu)建系統(tǒng)，每個(gè)天線覆蓋一個(gè)扇區(qū)。通過(guò)將扇區(qū)數(shù)從4個(gè)增加到8個(gè)，即天線數(shù)也由4 個(gè)增加到8個(gè)，并且保持全向覆蓋，可以將數(shù)據(jù)速率增加兩倍。將小區(qū)劃分為更多的扇區(qū)， 可有效地產(chǎn)生更多支持更高數(shù)據(jù)速率的子信道，從而可以增加網(wǎng)絡(luò)容量。越來(lái)越多的路由器 覆蓋相同的地理區(qū)域，每個(gè)路由器需要的帶寬較少，因此可以減少設(shè)備花費(fèi)。 4.2頻率重用 頻率重用可以增加數(shù)據(jù)容量：將可用信道劃分為群，并且將每個(gè)群中的信道頻率分配給 小區(qū)或者扇區(qū)，相鄰小區(qū)或者扇區(qū)工作在不同的頻率子信道，并且確保這些頻率不會(huì)相互干 擾。因此，使用的頻率較多，可以進(jìn)一步隔開使用相同頻率的小區(qū)或者扇區(qū)。改善可擴(kuò)展性 的另一個(gè)方法是優(yōu)化現(xiàn)有資源的利用率。盡管為每個(gè)小區(qū)或者扇區(qū)分配了固定帶寬，但是利用信道借用的方法，這個(gè)帶寬可以在實(shí)際應(yīng)用中浮動(dòng)，允許忙小區(qū)或扇區(qū)利用相鄰小區(qū)或扇 區(qū)的未使用信道。 還可以通過(guò)改變每個(gè)信道的極化方式來(lái)優(yōu)化頻率重用［9］?？山惶媸褂盟胶痛怪睒O化， 來(lái)最大化邊界扇區(qū)之間的隔離度，并且成倍增加信道利用率。交替極化頻率重用如圖1所示, H表示水平極化，V表示垂直極化，通過(guò)兩個(gè)頻率和交替極化可以提供四個(gè)子信道。盡管這 種方法提供了額外的子信道，并且對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的改動(dòng)很少，但是在惡劣的天氣條件下需要顯 著的衰減容限，并且在高階調(diào)制機(jī)制下需要的容限更大。 圖1交替極化頻率重用 4.3多址方式 時(shí)分多址(TDMA)適合支持?jǐn)?shù)據(jù)突發(fā)，頻分多址(FDMA)適合支持速率恒定的數(shù)據(jù)通道。 為了保證每個(gè)用戶隨時(shí)都可以接入信道，并且在非對(duì)稱業(yè)務(wù)流的情況下保證下行數(shù)據(jù)帶寬的 動(dòng)態(tài)分配，使信道的帶寬利用率最大，通常在DL中使用TDMA，而在UL中使用FDMA。 但TDMA和FDMA均屬于基于競(jìng)爭(zhēng)的集中式MAC，并不適合無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)，必須為 802.16Mesh網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)分布式的TDMAMAC層協(xié)議［7］，或者直接采用分布式的多址接 入機(jī)制一一帶碰撞避免的載波偵聽多址接入(CSMA/CA)。CSMA/CA機(jī)制的工作流程是：當(dāng) 發(fā)送方A希望發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測(cè)介質(zhì)是否空閑，若介質(zhì)為空閑，則送出RTS(請(qǐng)求發(fā)送)信號(hào)，接收方B收到RTS信號(hào)后，將發(fā)送響應(yīng)信號(hào)CTS（允許發(fā)送），當(dāng)A收到CTS包后, 隨即開始發(fā)送數(shù)據(jù)包，B收到數(shù)據(jù)包后，將以包內(nèi)的CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）的數(shù)值來(lái)檢驗(yàn)包數(shù) 據(jù)是否正確，若檢驗(yàn)結(jié)果正確，則B發(fā)送響應(yīng)ACK包，告知A數(shù)據(jù)已經(jīng)被成功接收。當(dāng)A 沒(méi)有收到B的ACK包時(shí)，將認(rèn)為包在傳輸過(guò)程中丟失，而一直重新發(fā)送包。由于CSMA/CA 的頻率重用率非常低，并且可達(dá)吞吐量也比TDMAMAC低，這將限制802.16 Mesh網(wǎng)絡(luò)的 進(jìn)一步擴(kuò)展。但是，在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中幾乎沒(méi)有TDMA MAC協(xié)議，重新設(shè)計(jì)基于TDMA 的分布式MAC協(xié)議的成本和復(fù)雜度都很高。所以，有必要設(shè)計(jì)CSMA/CA和TDMA的混 合多址接入機(jī)制，即設(shè)計(jì)一個(gè)覆蓋CSMA/CA協(xié)議的分布式TDMA MAC協(xié)議。 4.4天線優(yōu)化和空間復(fù)用 對(duì)于工作在高頻的無(wú)線系統(tǒng)，通過(guò)使用定向天線可以獲得非常高的增益，并能阻止來(lái)自 其他方向的多徑信號(hào)。并且，高增益天線（特別是安裝在高處的那些天線）和使用高增益放大 器的大信號(hào)發(fā)射功率也便于擴(kuò)大小區(qū)范圍。通常，可以通過(guò)調(diào)整發(fā)射機(jī)和天線增益來(lái)控制可 擴(kuò)展性，改善地理覆蓋。優(yōu)化天線使自由空間衰減造成的信號(hào)損耗大大減少，從而最大化覆 蓋范圍。 通過(guò)同時(shí)在時(shí)間域和空間域上對(duì)數(shù)據(jù)編碼，STBC提供了空間分集和對(duì)抗衰落的魯棒性。 但是，由于在每根天線上發(fā)送了冗余信息，所以分集的代價(jià)是犧牲了峰值數(shù)據(jù)率?？臻g復(fù)用 （SM）也稱為MIMO（多入多出），其數(shù)據(jù)速率增加的倍數(shù)在原理上與發(fā)射天線數(shù)成正比（因?yàn)?每根發(fā)射天線都攜帶不同的數(shù)據(jù)符號(hào)流）。因此，如果發(fā)射天線數(shù)是M,并且每個(gè)符號(hào)流的 數(shù)據(jù)速率是尺，那么空間復(fù)用時(shí)的發(fā)射數(shù)據(jù)速率就是MR。 盡管SM理論上可以實(shí)現(xiàn)的傳輸速率比STBC機(jī)制更高，但是因?yàn)樘炀€之間缺少冗余度, 所以減少了分集，導(dǎo)致鏈路級(jí)誤差性能較差，并且可能會(huì)減少實(shí)際可達(dá)吞吐量，特別是在低 SNR（信噪比）的情況下。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可使用空間復(fù)用的一個(gè)簡(jiǎn)單擴(kuò)展一一線性空時(shí) 預(yù)編碼/譯碼［10］。 4.5調(diào)制機(jī)制 調(diào)制機(jī)制也極大地影響了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，高階調(diào)制機(jī)制可以增加數(shù)據(jù)容量。在考慮小 區(qū)重疊控制和好的失真允許的條件下，QPSK是最佳的。但是，與高階QAM機(jī)制相比，它 的帶寬利用率較低。雖然通過(guò)增加階數(shù)可以增加網(wǎng)絡(luò)容量，但是代價(jià)是更高的設(shè)備花費(fèi)（因 為接收機(jī)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜）和更加嚴(yán)重的小區(qū)間干擾。這可能會(huì)減小小區(qū)的覆蓋范圍，并且增 加共信道干擾。 如果將幾種調(diào)制機(jī)制很好地組合，可以補(bǔ)償這類影響。如圖2所示，使用16QAM和64QAM 的扇區(qū)可以增加數(shù)據(jù)容量，但是這些扇區(qū)的覆蓋范圍較小。因此，可以利用16個(gè)QPSK子 信道提供小區(qū)外部的覆蓋區(qū)域，用8個(gè)16QAM子信道覆蓋小區(qū)內(nèi)部區(qū)域，最后使用64QAM 為靠近基站的用戶提供高帶寬的鏈路。通過(guò)讓位于小區(qū)邊緣的每個(gè)用戶利用QPSK扇區(qū)， 可以降低覆蓋范圍減小的影響。 圖2不同調(diào)制機(jī)制的組合 4.6干擾抵消 固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的一個(gè)主要問(wèn)題是為位于小區(qū)邊界的用戶提供可靠的高速率數(shù) 據(jù)。由于WiMAX系統(tǒng)的用戶移動(dòng)性非常低，小區(qū)邊界上的用戶很可能永遠(yuǎn)呆在那里，所 以干擾抵消在這里比在傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中的地位更重要。解決干擾問(wèn)題的一個(gè)方法是為用戶研 究一個(gè)低復(fù)雜性的干擾抵消接收機(jī)，類似概念目前已經(jīng)用于GSM系統(tǒng)［11］。需要新的研究和開發(fā)，在不顯著增加價(jià)格和用戶設(shè)備的復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有的基于多載波的干擾抵消 研究應(yīng)用于固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)。 干擾情況會(huì)隨著BS和扇區(qū)的增加以及業(yè)務(wù)模式的改變而改變，并且TDD系統(tǒng)內(nèi)的干擾 處理比FDD系統(tǒng)內(nèi)的更具挑戰(zhàn)性。TDD系統(tǒng)內(nèi)的干擾處理取決于扇區(qū)中的TDD幀之間的 同步程度。緩解BS間干擾的一個(gè)辦法是在受害BS處通過(guò)使用額外的高定向天線接收高信 噪比的干擾信號(hào)，然后使用這個(gè)信號(hào)和接收到的上行信號(hào)一起來(lái)估計(jì)干擾成分，對(duì)干擾信號(hào) 的估計(jì)可以改善BS接收機(jī)所做的判決。另一種方法是，當(dāng)沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)填滿復(fù)用器時(shí)， 可以在TDD操作中的“空閑”間隔期間關(guān)閉發(fā)射機(jī)，從而減少干擾的產(chǎn)生。 5、結(jié)束語(yǔ) WiMAX的下一步研究方向應(yīng)該是降低設(shè)備成本，組網(wǎng)靈活，能夠根據(jù)業(yè)務(wù)模式(例如地 理位置、上行和下行鏈路的需求、服務(wù)類型以及服務(wù)質(zhì)量等)的改變動(dòng)態(tài)地分配資源，增強(qiáng) 可擴(kuò)展性，并且具有針對(duì)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的物理層和高層技術(shù)。 參考文獻(xiàn) lwirelessMANWorkingGroup, http： 〃ieee802.org/16 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