WiMAX基本原理與關(guān)鍵技術(shù)ISSUE

Page,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.,Page,*,,謝謝,WiMAX,基本原理與關(guān)鍵技術(shù),前 言,WiMAX,（,Worldwide Interoperability for Microwave Access,）,WMAN(Wireless Metropolitan Access Network)technology,培訓(xùn)目標(biāo),學(xué)完本課程后，您應(yīng)該能：,了解,OFDM,技術(shù)的基本原理,了解,WiMAX,無(wú)線接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),目 錄,OFDM/OFDMA,基本原理,2.,WiMAX,物理層關(guān)鍵技術(shù),目錄,OFDM/OFDMA,基本原理,1.1,OFDM,原理,1.2 OFDMA,原理,FDMA,系統(tǒng)演進(jìn),Single Carrier,OFDM,：,Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用,frequency,Multi-carrier,frequency,OFDM,frequency,實(shí)現(xiàn)機(jī)理：,將高速串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，得到,N,路并行的數(shù)據(jù)流,將每一路調(diào)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(shí)現(xiàn),S,f,0,f,N-1,P/S,IFFT,頻譜利用率高抗,克服頻率選擇性衰落,克服多徑干擾（碼間串?dāng)_）,信道估計(jì)與均衡實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,易于與其他技術(shù)相結(jié)合,OFDM,技術(shù)特點(diǎn),對(duì)時(shí)間同步的要求比較高,對(duì)頻率偏移特別敏感,PAPR(Peak to Average Power Ratio),值較大,克服頻率選擇性衰落,Fading,Transmit Signal,Received Signal,f,f,P(f,),P(f,),寬帶系統(tǒng),窄帶系統(tǒng),Fading,Transmit Signal,Received Signal,f,f,P(f,),P(f,),多徑環(huán)境,Received,signal,Transmitted,signal,time,time,克服多徑干擾,在,OFDM,系統(tǒng)中，加入,CP,可以克服多徑干擾的影響,時(shí)域同步的重要性,頻域同步的重要性,目錄,OFDM/OFDMA,基本原理,1.1,OFDM,原理,1.2 OFDMA,原理,什么是,OFDMA,？（,1,）,OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA,是,一種資源分配粒度更小的多址方式，同時(shí)支持多個(gè)用戶,Frequency,Time,OFDM,OFDMA,Output Power,Frequency,OFDM,OFDMA,Frequency,Subcarrier-N,Subcarrier-1,Time,Bandwidth,Subcarrier-2,Subcarrier-3,Subcarrier-4,Guard Time,OFDM Slot/Frame,IFFT,IFFT,IFFT,S,1,S,2,S,3,S,4,S,5,S,6,S,7,S,N,S,N+1,S,N+2,S,N+3,S,N+4,OFDM Symbol,(FTT duration),S,2N,OFDMA,是,4G,技術(shù)的基礎(chǔ),!,什么是,OFDMA,？（,2,）,目 錄,1.,OFDM/OFDMA,基本原理,2.,WiMAX,物理層關(guān)鍵技術(shù),目錄,2.,WiMAX,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),2.1,WiMAX,通信系統(tǒng)模型,2.2,信道編碼,2.3,AMC,2.4 HARQ,2.5,多天線技術(shù),通信系統(tǒng)基本模型,信源解碼,信源編碼,Interleaving,deinterleaving,調(diào)制,解調(diào),發(fā)射,接收,無(wú)線信道,信道解碼,和,信道解交織,信道編碼和 信道交織,WiMAX,系統(tǒng)通信模型,FEC,（,RS,BTC,CTC,）,調(diào)制映射,隨機(jī)化,IFFT,添加,循環(huán),前綴,交織,下行無(wú)理層處理過(guò)程,上行無(wú)理層處理過(guò)程,去除,循環(huán),前綴,FFT,頻域均衡,解調(diào)制,解映射,Viterbi,&,RS Decoder,去隨機(jī)化,去交織,數(shù)據(jù)送至,MAC,層,來(lái)源于,MAC,層,的數(shù)據(jù),射頻,發(fā)射,基帶,射頻,接收,基帶,目錄,2.,WiMAX,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),2.1,WiMAX,通信系統(tǒng)模型,2.2,信道編碼,2.3,AMC,2.4 HARQ,2.5,多天線技術(shù),信道編碼,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(guān)聯(lián)（約束）；接收端按照既定的規(guī)則檢驗(yàn)信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，一旦傳輸過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，則信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系將受到破壞，從而可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，乃至糾正錯(cuò)誤,編碼效率：,k/n,WiMAX,中用到的信道編碼的類型：,CC,：卷積碼，目前支持的編碼格式為,1/2,，,2/3,，,3/4,，,5/6,CTC,：卷積,Turbo,碼，迭代譯碼比經(jīng)典,Turbo,碼性能更優(yōu)，譯碼復(fù)雜度低，目前支持的編碼格式為,1/2,，,2/3,，,3/4,，,5/6,LDPC,，低密度校驗(yàn)碼，其譯碼性能和,Turbo,碼接近，不要交織 器，單次迭代復(fù)雜度低，編碼計(jì)算量大,Questions,信道編碼效率是不是越高越好？,目錄,2.,WiMAX,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),2.1,WiMAX,通信系統(tǒng)模型,2.2,信道編碼,2.3 AMC,2.4 HARQ,2.5,多天線技術(shù),AMC,：,Adaptive Modulation and Coding,作用：,根據(jù)信道的質(zhì)量情況，選擇最合適的調(diào)制和編碼 方式，通過(guò)編碼和調(diào)制方式的組合，可以產(chǎn)生不同的傳輸速率,AMC,16,QAM,QPSK,64,QAM,802.16e,的調(diào)制方式,QPSK 16QAM 64QAM,的星座圖,WiMAX,系統(tǒng)支持的調(diào)制和編碼方式,Supported Code and Modulations,Modulation,DL,UL,QPSK,、,16QAM,、,64QAM,QPSK,、,16QAM,、,64QAM,CC(,Convolutional,Code),1/2,2/3,3/4,5/6,1/2,2/3,3/4,5/6,CTC(,Convolutional,Turbo Code),1/2,2/3,3/4,5/6,1/2,2/3,3/4,5/6,Repetition,0,，,x2,x4,x6,0,，,x2,x4,x6,在其它輸入條件相同的情況下，不同的調(diào)制和編碼方式直接影響單基站容量及單用戶速率,Questions,在其它輸入條件相同的情況下，計(jì)算不同的調(diào)制和編碼方式下每符號(hào)所傳輸?shù)挠行畔⒈忍?每符號(hào)所傳輸?shù)挠行畔⒈忍卣{(diào)制階數(shù),編碼效率,對(duì)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？,當(dāng)信道環(huán)境比較復(fù)雜的時(shí)候，因反饋延遲或者反饋?zhàn)g碼錯(cuò)誤而造成,AMC,判決錯(cuò)誤，會(huì)發(fā)生什么樣的后果？,目錄,2.,WiMAX,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),2.1,WiMAX,通信系統(tǒng)模型,2.2,信道編碼,2.3 AMC,2.4 HARQ,2.5,多天線技術(shù),HARQ,（,Hybrid Automatic Repeat,reQuest,）,HARQ,技術(shù)是,ARQ,和前向糾錯(cuò),(FEC),相結(jié)合的糾錯(cuò)方法,ARQ,重傳類型,SAW,：,Stop-and-wait,GBN:Go-Back-N,SR,：,Selective Repeat,HARQ,重傳類型,Type I,Type II(IR),Type III,什么是,HARQ,？,HARQ,的性能,HARQ,的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,聯(lián)合信道編碼和,ARQ,的各自優(yōu)點(diǎn)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院拖到y(tǒng)吞吐量,HARQ,基于信道條件提供精確的編碼速率調(diào)節(jié)，自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)信道變化，且對(duì)延遲和誤差不敏感,結(jié)合,AMC,使用，可以彌補(bǔ)錯(cuò)誤,AMC,操作（因反饋延遲,/,反饋?zhàn)g碼錯(cuò)誤而引起）所導(dǎo)致的性能損失，提高性能,缺點(diǎn)：,需要反饋信道,額外控制開(kāi)銷,目錄,2.,WiMAX,系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),2.1,WiMAX,通信系統(tǒng)模型,2.2,信道編碼,2.3 AMC,2.4 HARQ,2.5,多天線技術(shù),Contents,2.5,多天線技術(shù),2.5.1,MIMO,2.5.2 AAS,MIMO,：,Multiple input and multiple output,MIMO,基本原理,分集模式（,Matrix A,）,在不同的天線上發(fā)射相同的數(shù)據(jù),分集模式能間接的增加容量,接收天線的數(shù)目可以少于發(fā)射天線的數(shù)目,復(fù)用模式（,Matrix B,）,在不同的天線上發(fā)射不同的數(shù)據(jù),分集模式能直接接的增加容量,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,在,802.16e,協(xié)議中，,MIMO,是一種可選技術(shù)，在上下行都可以選擇支持該技術(shù),802.16e,對(duì),MIMO,技術(shù)的支持,Contents,2.5,多天線技術(shù),2.5.1 MIMO,2.5.2 AAS,AAS:Adaptive/Advanced Antenna System,什么是,AAS,？,Omni antenna,Directional antenna,AAS,多波束型,AAS,特點(diǎn)：,多個(gè)固定波束覆蓋小區(qū)、每個(gè)波束指向固定,AAS,天線的類型,自適應(yīng)型,AAS,特點(diǎn)：,波束能夠動(dòng)態(tài)跟蹤所需用戶信號(hào),AAS,能提高系統(tǒng)性能，主要體現(xiàn)在以下方面：,增加了信干噪比，提高了基站接收機(jī)的靈敏度，降低了系統(tǒng)誤碼率,提高了基站發(fā)射機(jī)的等效發(fā)射功率,降低了系統(tǒng)干擾,改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋，增加了覆蓋距離,利用空分多址技術(shù)（,SDMA,），提高了頻譜利用率,AAS,對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)性能的改善,AAS,與,MIMO,的比較,AAS,MIMO,特征,利用不同天線信號(hào)之相關(guān)特性，天線間距近,利用不同天線信號(hào)之獨(dú)立特性，天線間距遠(yuǎn),應(yīng)用,在宏小區(qū)性能較佳，天線位置較高,在微小區(qū)、室內(nèi)等環(huán)境下性能較好,基站,通道數(shù)較多，且對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響較大，系統(tǒng)架構(gòu)需要專門(mén)為,AAS,優(yōu)化，難以兼容傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu),有,2,通道的，主要是基帶信號(hào)處理，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)影響較小，容易與傳統(tǒng)系統(tǒng)兼容平臺(tái),終端,影響小，僅增加部分信令,影響大，要求終端支持多天線,