WiMAX基本原理與關鍵技術ISSUE11ppt課件

Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.WiMAX 基本原理與關鍵技術Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 1前 言lWiMAXWorldwide Interoperability for Microwave Access）lWMAN(Wireless Metropolitan Access Network)technologyCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 2培訓目標l學完本課程后，您應該能：l了解OFDM技術的基本原理l了解WiMAX無線接入網(wǎng)的關鍵技術Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 3目 錄l OFDM/OFDMA基本原理l 2.WiMAX物理層關鍵技術Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 4目錄Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 5FDMA系統(tǒng)演進Single CarrierlOFDM：l Orthogonal Frequency Division Multiplexingl 正交頻分復用frequencyMulti-carrierfrequencyOFDMfrequencyCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 6l實現(xiàn)機理：l將高速串行數(shù)據(jù)流進行串并轉換，得到N路并行的數(shù)據(jù)流l將每一路調制到相互正交的子載波上，子載波頻譜可以重疊 OFDM的系統(tǒng)實現(xiàn)S0,ns1,NnsNNf0fN-1P/SIFFT0,ns1,NnsNNCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 7l 頻譜利用率高抗l 克服頻率選擇性衰落l 克服多徑干擾碼間串擾）l 信道估計與均衡實現(xiàn)簡單l 易于與其他技術相結合OFDM技術特點l對時間同步的要求比較高l對頻率偏移特別敏感l(wèi)PAPR(Peak to Average Power Ratio)值較大Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 8克服頻率選擇性衰落 FadingTransmit SignalReceived SignalffP(f)P(f)寬帶系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)FadingTransmit SignalReceived SignalffP(f)P(f)Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 9多徑環(huán)境ReceivedsignalTransmittedsignaltimetimeCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 10克服多徑干擾l 在OFDM系統(tǒng)中，加入CP可以克服多徑干擾的影響Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 11時域同步的重要性Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 12頻域同步的重要性Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 13目錄l OFDM/OFDMA基本原理l 1.1 OFDM 原理l 1.2 OFDMA 原理 Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 14什么是OFDMA？（1）l OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Accessl OFDMA 是一種資源分配粒度更小的多址方式，同時支持多個用戶 FrequencyTimeOFDMOFDMAOutput PowerFrequencyOFDMOFDMACopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 15Frequency Subcarrier-NSubcarrier-1Time Bandwidth Subcarrier-2Subcarrier-3Subcarrier-4Guard TimeOFDM Slot/FrameIFFTIFFTIFFTS1 S2 S3 S4 S5 S6 S7SNSN+1SN+2SN+3SN+4OFDM Symbol (FTT duration)S2NOFDMA 是4G技術的基礎!什么是OFDMA？（2）Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 16目 錄1.OFDM/OFDMA基本原理基本原理2.WiMAX物理層關鍵技術物理層關鍵技術Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 17目錄2.WiMAX系統(tǒng)關鍵技術2.1 WiMAX通信系統(tǒng)模型2.2 信道編碼2.3 AMC 2.4 HARQ2.5 多天線技術 Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 18通信系統(tǒng)基本模型信源解碼信源解碼信源編碼信源編碼 Interleavingdeinterleaving調制調制 解調解調發(fā)射發(fā)射接納接納無線信道無線信道信道解碼信道解碼和和信道解交織信道解交織信道編碼信道編碼和和 信道交織信道交織Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 19WiMAX 系統(tǒng)通信模型FEC（RS,BTC,CTC）調制映射隨機化IFFT添加循環(huán)前綴交錯下行無理層處理過程上行無理層處理過程去除循環(huán)前綴FFT頻域均衡解調制解映射Viterbi&RS Decoder去隨機化去交織數(shù)據(jù)送至MAC 層來源于MAC 層的數(shù)據(jù)射頻發(fā)射基帶射頻接納基帶Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 20目錄2.WiMAX系統(tǒng)關鍵技術2.1 WiMAX通信系統(tǒng)模型2.2 信道編碼2.3 AMC 2.4 HARQ2.5 多天線技術 Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 21信道編碼l定義：在發(fā)送端被傳輸?shù)男畔⑿蛄猩细郊右恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元冗余信息與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則互相關聯(lián)約束）；接收端按照既定的規(guī)則檢驗信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關系，一旦傳輸過程中發(fā)生錯誤，則信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關系將受到破壞，從而可以發(fā)現(xiàn)錯誤，乃至糾正錯誤 l編碼效率：k/nlWiMAX中用到的信道編碼的類型：l CC：卷積碼，目前支持的編碼格式為1/2，2/3，3/4，5/6l CTC：卷積Turbo碼，迭代譯碼比經(jīng)典Turbo碼性能更優(yōu)，譯碼復雜度低，目前支持的編碼格式為1/2，2/3，3/4，5/6l LDPC，低密度校驗碼，其譯碼性能和Turbo碼接近，不要交織 器，單次迭代復雜度低，編碼計算量大Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 22Questionsl信道編碼效率是不是越高越好？l Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 23目錄2.WiMAX系統(tǒng)關鍵技術2.1 WiMAX通信系統(tǒng)模型2.2 信道編碼2.3 AMC 2.4 HARQ2.5 多天線技術 Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 24l AMC：Adaptive Modulation and Codingl 作用：根據(jù)信道的質量情況，選擇最合適的調制和編碼 方式，通過編碼和調制方式的組合，可以產(chǎn)生不同的傳輸速率 AMC16QAMQPSK64QAMCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 25802.16e的調制方式lQPSK 16QAM 64QAM的星座圖Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 26WiMAX系統(tǒng)支持的調制和編碼方式Supported Code and ModulationsSupported Code and ModulationsModulationModulationDLDLULULQPSKQPSK、16QAM16QAM、64QAM64QAMQPSKQPSK、16QAM16QAM、64QAM64QAMCC(Convolutional Code)CC(Convolutional Code)1/2,2/3,3/4,5/61/2,2/3,3/4,5/61/2,2/3,3/4,1/2,2/3,3/4,5/65/6CTC(Convolutional Turbo CTC(Convolutional Turbo Code)Code)1/2,2/3,3/4,5/61/2,2/3,3/4,5/61/2,2/3,3/4,1/2,2/3,3/4,5/65/6RepetitionRepetition0 0，x2,x4,x6x2,x4,x60 0，x2,x4,x6x2,x4,x6l 在其它輸入條件相同的情況下，不同的調制和編碼方式直接影響單基站容量及單用戶速率Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 27Questionsl在其它輸入條件相同的情況下，計算不同的調制和編碼方式下每符號所傳輸?shù)挠行畔⒈忍豯 每符號所傳輸?shù)挠行畔⒈忍卣{制階數(shù)編碼效率l 對比16QAM 3/4和64QAM 1/2，兩者傳輸?shù)挠行畔⒈忍厥欠裣嗟?？性能上有何區(qū)別？l當信道環(huán)境比較復雜的時候，因反饋延遲或者反饋譯碼錯誤而造成AMC判決錯誤，會發(fā)生什么樣的后果？Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 28目錄2.WiMAX系統(tǒng)關鍵技術2.1 WiMAX通信系統(tǒng)模型2.2 信道編碼2.3 AMC 2.4 HARQ2.5 多天線技術 Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 29lHARQHybrid Automatic Repeat reQuest）lHARQ技術是ARQ和前向糾錯(FEC)相結合的糾錯方法l ARQ重傳類型l SAW：Stop-and-waitl GBN:Go-Back-Nl SR：Selective RepeatlHARQ重傳類型lType IlType II(IR)lType III什么是HARQ？Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 30HARQ 的性能Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 31HARQ的特點l優(yōu)點：l 聯(lián)合信道編碼和ARQ的各自優(yōu)點，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院拖到y(tǒng)吞吐量lHARQ基于信道條件提供精確的編碼速率調節(jié)，自動適應瞬時信道變化，且對延遲和誤差不敏感l(wèi)結合AMC使用，可以彌補錯誤AMC操作因反饋延遲/反饋譯碼錯誤而引起所導致的性能損失，提高性能l缺陷：l需要反饋信道l額外控制開銷Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 32目錄2.WiMAX系統(tǒng)關鍵技術2.1 WiMAX通信系統(tǒng)模型2.2 信道編碼2.3 AMC 2.4 HARQ2.5 多天線技術 Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 33Contents2.5 多天線技術多天線技術 2.5.1 MIMO2.5.2 AASCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 34l MIMO：Multiple input and multiple outputMIMO基本原理Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 35l 分集模式Matrix A）l在不同的天線上發(fā)射相同的數(shù)據(jù) l分集模式能間接的增加容量 l接收天線的數(shù)目可以少于發(fā)射天線的數(shù)目 l復用模式Matrix B）l在不同的天線上發(fā)射不同的數(shù)據(jù) l分集模式能直接接的增加容量 l接收天線的數(shù)目不能少于發(fā)射天線的數(shù)目MIMO的工作模式Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 36l 在802.16e協(xié)議中，MIMO是一種可選技術，在上下行都可以選擇支持該技術 802.16e對MIMO技術的支持Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 37Contents2.5 多天線技術多天線技術 2.5.1 MIMO2.5.2 AASCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 38l AAS:Adaptive/Advanced Antenna System什么是AAS？Omni antennaDirectional antennaAASCopyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 39l多波束型多波束型AAS特點：特點：l多個固定波束覆蓋小區(qū)、每個波束多個固定波束覆蓋小區(qū)、每個波束指向固定指向固定AAS 天線的類型l自適應型自適應型AASAAS特點：特點：l波束能夠動態(tài)跟蹤所需用戶信號波束能夠動態(tài)跟蹤所需用戶信號Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 40lAASAAS能提高系統(tǒng)性能，主要體現(xiàn)在以下方面：能提高系統(tǒng)性能，主要體現(xiàn)在以下方面：l增加了信干噪比，提高了基站接收機的靈敏度，降低增加了信干噪比，提高了基站接收機的靈敏度，降低了系統(tǒng)誤碼率了系統(tǒng)誤碼率l提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率l降低了系統(tǒng)干擾降低了系統(tǒng)干擾l改進了小區(qū)的覆蓋，增加了覆蓋距離改進了小區(qū)的覆蓋，增加了覆蓋距離l利用空分多址技術利用空分多址技術SDMASDMA），提高了頻譜利用率），提高了頻譜利用率AAS對移動通信系統(tǒng)性能的改善Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.Page 41AAS與MIMO的比較AASMIMO特征利用不同天線信號之相關特性，天線間距近利用不同天線信號之獨立特性，天線間距遠應用在宏小區(qū)性能較佳，天線位置較高在微小區(qū)、室內等環(huán)境下性能較好基站通道數(shù)較多，且對系統(tǒng)結構影響較大，系統(tǒng)架構需要專門為AAS優(yōu)化，難以兼容傳統(tǒng)系統(tǒng)架構有2通道的，主要是基帶信號處理，對系統(tǒng)架構影響較小，容易與傳統(tǒng)系統(tǒng)兼容平臺終端影響小，僅增加部分信令影響大，要求終端支持多天線謝謝