關(guān)鍵字: IEEE2, 3GPP6, LTE1, 3GPP24, UMB1, ITU3, WIMAX1, TDD3, FDD1, 天線8, IP2, VoIP2, 信令8, 基站1, 網(wǎng)絡(luò)2, 測試1, MIMO1, TDM4, 三星2

1．背景和計劃
2006年12月，IEEE-SA標(biāo)準(zhǔn)委員會通過了IEEE802.16WG提交的16m的立項申請，l6m的具體標(biāo)準(zhǔn)工作在IEEE802.16 WG下設(shè)的TGm任務(wù)組中進(jìn)行。
IEEE802委員會之所以決定制定l6m標(biāo)準(zhǔn)，首先是因為目前16e標(biāo)準(zhǔn)在某些方面提供的能力有限，需要進(jìn)一步增強。其次，是來自其他標(biāo)準(zhǔn)組織的壓力和挑戰(zhàn)：3GPP正在制定LTE標(biāo)準(zhǔn)，3GPP2已完成UMB標(biāo)準(zhǔn)的制定，兩套標(biāo)準(zhǔn)也都使用0FDMA+MIM0技術(shù)；另外ITu將于2008年底、2009年初正式收集IMT—Advanced候選技術(shù)。802.16mPAR文件明確指出l6m應(yīng)滿足IMT—Advanced需求，并將作為最終向1TU提交的技術(shù)提案；與此同時，該標(biāo)準(zhǔn)將兼容現(xiàn)有802.16e，并滿足NGMN需求。
16m標(biāo)準(zhǔn)制定過程中有三個重要的文檔：需求文件SRD、評估文件EVM和系統(tǒng)描述文件SDD。為了更清晰地介紹l6m的內(nèi)容，文章將結(jié)合16m中最重要的三個文檔的進(jìn)展情況和討論重點介紹16m的進(jìn)展情況。
圖1為16m工作計劃，可以看出整個時間表是圍繞著這三個文檔制定的。預(yù)計2008年第三季度完成SDD文擋，2008下半年向ITU提交IMT—Advanced候選技術(shù)，2009年下半年完成l6m正式標(biāo)準(zhǔn)。從目前工作進(jìn)展來看，相對于原時間表，l6m的工作稍有滯后。
2．需求
16m需求文檔已于2007年ll月形成basehne，主要包含后向兼容、時延、用戶吞吐量、扇區(qū)吞吐量等需求。本節(jié)重點介紹16m的主要需求：

*應(yīng)滿足IMT—Advanced需求；
*后向兼容WiMAX forum Profile Release l.0(Revision l．4．O：2007—05—02)定義的802.16e；
*應(yīng)支持TDD、FDD(含HFDD)的雙工方式；
*應(yīng)支持MIM0，最低天線配置為：上行l(wèi)×2、下行2×2；
*上下行鏈路應(yīng)支持的峰值速率見表1。

類型	鏈路	天線配置	峰值速率（bit/s/Hz）
基準(zhǔn)	下行鏈路	2×2	8.0
	上行鏈路	1×2	2.8
目標(biāo)	下行鏈路	4×4	15.0
	上行鏈路	2×4	5.6

*時延要求包含數(shù)據(jù)傳輸時延(從數(shù)據(jù)在BS/MS端IP層可用到對MS/BS端IP層可用的傳輸時間)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移時延和切換中斷時間。其中上下行數(shù)據(jù)傳輸時延應(yīng)小于lo nm；從空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)移到激活狀態(tài)的時延應(yīng)小于l00 ms；同頻切換中斷時間應(yīng)小于30 ms；異頻切換最大終端時間應(yīng)小于l00 ms。
*用戶吞吐量：提高邊緣用戶和平均用戶吞吐量。需求文件定義了相對于l6e的用戶吞吐量和絕對吞吐量。16m系統(tǒng)提供的邊緣用戶和平均用戶吞吐量應(yīng)為l6e的兩倍或更高，包含下行吞吐量和上行吞吐量；16m應(yīng)提供的吞吐量見表2。

類型	下行（bit/s/Hz）	上行（bit/s/Hz）
平均用戶吞吐量	0.26	0.13
邊緣用戶吞吐量	0.09	0.05

*扇區(qū)吞吐量：需求文件定義了相對于16e的扇區(qū)吞吐量和絕對吞吐量。16m系統(tǒng)提供的扇區(qū)吞吐量應(yīng)為16e的兩倍或更高，VoIP容量應(yīng)為l6e的1.5倍或更高。16m提供的扇區(qū)吞吐量具體值為：下行單扇區(qū)吞吐量為2.6bit/s/Hz，上行單扇區(qū)吞吐量為1.3 bit/s/Hz，單扇區(qū)VoIP容量(激活用戶)應(yīng)大于30用戶。
*應(yīng)增強廣播業(yè)務(wù)能力：對于0.5km站間距系統(tǒng)，頻譜效率應(yīng)高于4bit/s/Hz；對于1．5km站間距系統(tǒng)，頻譜效率應(yīng)高于2 bit/s/Hz。
*相對于l6e用戶，降低用戶信令開銷。
*應(yīng)支持與其他系統(tǒng)在相鄰或相同頻段上共存。
需求文件指導(dǎo)SDD制定過程中技術(shù)點的確定，技術(shù)討論圍繞需求中的要求進(jìn)行，在后續(xù)SDD階段工作介紹中會更多的體現(xiàn)該研究思路。
3．評估
16m制定了仿真評估文檔，該評估文檔已于2008年1月形成baseline，主要包含以下內(nèi)容：系統(tǒng)仿真的天線配置、仿真場景、基站和終端基本配置及OFDMA基本參數(shù)等；信道模型和鏈路級與系統(tǒng)級接口；還包含主要過程(如鏈路自適應(yīng)、HARQ、調(diào)度、切換等)、業(yè)務(wù)模型、干擾模型等。本節(jié)將主要介紹16m相對于16e更新的評估方法，如信道模型、鏈路級系統(tǒng)級接口等內(nèi)容。這些內(nèi)容也是l6m評估文件制定過程中討論最激烈的部分，文中也將對比3GPP/3GPP2的相關(guān)評估方法。
3.1信道模型
對信道建模主要分為兩種方式：確定性和統(tǒng)計性。確定性模型為描述特定發(fā)射機位置、接收機位置和環(huán)境等傳播信道信息的模型，適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和部署。但很多情況下，很難在系統(tǒng)測試和評估過程中對特定環(huán)境進(jìn)行建模，這時統(tǒng)計性模型更加適合。統(tǒng)計性模型是基于信道各種統(tǒng)計特性建立的信道模型，目前IMT一2000的ITU信道模型、3GPP SCM和SCME以及WINNER中的信道模型都是統(tǒng)計性模型。
目前窄帶信道模型主要有TDL(Topped DelavLine)模型，如ITUTU信道為6一tap的TDL模型，tap之間獨立�？紤]到MIM0和大帶寬的信道特性，信道模型定義中需要考慮信道相關(guān)f生和更多徑。為了更好地支持多天線特性和更大帶寬，需要擴展以包含多發(fā)射天線和多接收天線間的相關(guān)性質(zhì)和tap數(shù)。3GPP/3GPP2使用的SCME模型包含20個sub—path，這些sub—path又分組為多個multi—path。WINNER定義的CDL(clustered delay line)模型也類似。
16m使用擴展的PB和VAITU信道模型，將6tap擴展為24tap具體的時變空間信道模型實現(xiàn)方法有兩種：基于射線和基于相關(guān)矩陣。為了降低仿直計算量，l6m評估中使用基于相關(guān)矩陣的信道實現(xiàn)方法。
3.2系統(tǒng)級和鏈路級接口
接口映射中，為了考慮頻域特性，3GPP/3GPP2使用EESM作為接口方法，EESM主要是將多個載波上的SINR通過bita值映射為有效值，根據(jù)該有效SINR查鏈路級曲線。16m在接口討論中認(rèn)為EESM不能精確的反映系統(tǒng)級到鏈路級的映射，提出使用交互信息有效SINR映射，即MIESM。
MIESM分為兩種：基于每個接收到符號的交互詳細(xì)產(chǎn)生比特交互信息RBIR和直接計算比特交互信息MMIB。相對于EESM，MIESM使用的AWGN曲線只與編碼速率有關(guān)，而與調(diào)制方式無關(guān)，計算的符號交互信息中包含了調(diào)制信息。RBIR中沒有考慮星座映射，因而無法考慮不同的比特到符號的映射方式，MMIB考慮了不同映射方式。接口采用RBIR還是MMIB，TGm中進(jìn)行了激烈的討論，最后l6m確定使用RBIR作為系統(tǒng)級和鏈路級接口映射方法。
4．系統(tǒng)描述文檔
為了保障l6m工作的順利進(jìn)行，TGm確定在16m標(biāo)準(zhǔn)化期間制定SDD文檔，制定SDD的過程類似于3GPP的Stage 2，主要工作是確定系統(tǒng)架構(gòu)、協(xié)議結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)點的方案。
根據(jù)l6m需求，SDD技術(shù)點主要包含兩類內(nèi)容：新技術(shù)和l6e增強技術(shù)。新技術(shù)主要包含自組織網(wǎng)絡(luò)、relay系統(tǒng)、femto/pico小區(qū)、多載波等內(nèi)容。結(jié)合目前16e系統(tǒng)能力，16m將著重進(jìn)行性能提升的主要技術(shù)方面有：
*MIMO性能提升：16m支持更高階的天線配置，優(yōu)化相關(guān)控制信令和導(dǎo)頻設(shè)計，考慮支持更多的MIM0策略，如協(xié)作MIM0、上行MIM0等，以及引入relay后的MIM0技術(shù)。
*降低信令開銷：考慮引入superframe、miniframe概念，降低信令開銷；將控制信息分為廣播信令和專用信令，以提高信令的覆蓋性能，節(jié)省終端耗電；降低資源分配的開銷，如引入信道樹、支持持續(xù)資源分配、資源合并、隱含資源分配等技術(shù)。
*提高VolP容量：考慮支持持續(xù)資源分配、多用戶資源復(fù)用等技術(shù)。
*干擾消除：考慮軟頻率復(fù)用、小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)、宏分集等技術(shù)。
*廣播業(yè)務(wù)增強。
在明確工作流程后，TGm于2007年11月征集系統(tǒng)參考模型、協(xié)議結(jié)構(gòu)和SDD結(jié)構(gòu)提案，由于很多成員認(rèn)為SDD文檔架構(gòu)對今后技術(shù)點征集有一定的限制作用，在11月的會議上，只是確定了最初的SDD架構(gòu)，未有實質(zhì)性的進(jìn)展。
2008年1月TGm開始征集協(xié)議功能、幀結(jié)構(gòu)、與幀結(jié)構(gòu)相關(guān)的多址技術(shù)和多天線技術(shù)等SDD技術(shù)提案，TGm共接收到90多篇文稿。下面主要介紹幀結(jié)構(gòu)和多址接人技術(shù)的討論情況：
(1)幀結(jié)構(gòu)
原則和目標(biāo)，介紹目前幀結(jié)構(gòu)討論情況，并進(jìn)行簡單的技術(shù)分析。
*16m與16e后向兼容：涉及到l6m與16e的復(fù)用方式。針對下行，各公司意見一致，l6m與16e時分復(fù)用TDM；對于上行，三星支持FDM，其他公司支持TDM。三星建議上行使用FDM，主要是考慮到功率受限的終端，使用FDM有利于功率積累，改善鏈路預(yù)算，但FDM限制了可使用的permutaion模式，并且會損失一定的頻域選擇性增益，上行使用TDM則沒有這些問題，并且支持TDM公司認(rèn)為通過調(diào)度能在一定程度上解決終端功率受限的問題。
*降低信令開銷：引入了superframe和miniframe的概念，以降低系統(tǒng)消息的開銷和降低資源調(diào)度的開銷；絕大多數(shù)公司支持為l6m設(shè)計更高性能的新preamble(序列受)和控制信道。
*降低傳輸時延：從目前提案看，主要有兩種降低傳輸時延的策略：快速反饋和增加轉(zhuǎn)換點。支持的轉(zhuǎn)換點在不同場景下有不同的設(shè)計方案，如純16m系統(tǒng)、支持16e的16m系統(tǒng)(即legacy support)和16m與16e共存時。絕大多數(shù)公司認(rèn)為在純16m系統(tǒng)中，相對于16e，16m應(yīng)支持更多轉(zhuǎn)換點，即5ms內(nèi)支持多個轉(zhuǎn)換點；但在支持16e的16m系統(tǒng)(1egacy support)中，各公司對支持一個還是多個轉(zhuǎn)換點持不同意見；l6m與t6e共存時，多數(shù)公司認(rèn)為16m應(yīng)與l6e一致，即5ms內(nèi)包含1個轉(zhuǎn)換點。
*與其他TDD系統(tǒng)共存的設(shè)計：主要采用打掉符號的方式支持與其他TDD系統(tǒng)的共存，將會影響到后續(xù)資源分配、permutation等內(nèi)容。
此外，Relay等技術(shù)對幀結(jié)構(gòu)設(shè)計也有影響，相關(guān)內(nèi)容將在后向的會議中進(jìn)行討論。
(2)多址技術(shù)
多址技術(shù)包含下行多址技術(shù)和上行多址技術(shù)。從目前討論來看，各公司均認(rèn)為下行應(yīng)采用0FDMA作為基本的多址接入技術(shù)；上行存在一定爭議，絕大多數(shù)公司建議上行應(yīng)該使用OFDMA，部分公司建議邊緣用戶使用DFY—S—OFDMA，與0FDMA進(jìn)行時分或頻分復(fù)用，功率受限的邊緣用戶使用PAPR較低的DFF—S—OFDMA技術(shù)，可以提高性能，但同時增加了終端復(fù)雜度。在基本的OFDMA多址技術(shù)之上，考慮使用增強多址技術(shù)。
在2008年3月TGm會議上，將征集和討論下行MIM0導(dǎo)頻設(shè)計、下行控制信道設(shè)計和下行物理資源分配單元(資源塊)等內(nèi)容。
文中介紹了IEEE 802．16m標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展情況。時間上，IEEE802是最早開展面向IMT—Advanced工作的標(biāo)準(zhǔn)組織之一，各公司積極參與，討論也非常激烈，從IEEE802．16m的候選技術(shù)能夠看出IMT—Advanced階段技術(shù)重點，對其他標(biāo)準(zhǔn)組織，有一定的借鑒作用。