WiMAX系統(tǒng)及其設(shè)備研發(fā)

摘要：文章根據(jù)WiMAX系統(tǒng)的市場(chǎng)定位及設(shè)備需求，較詳細(xì)地探討了WiMAX系統(tǒng)及設(shè)備研發(fā)需要考慮的主要方面，包括需求和產(chǎn)品定義、技術(shù)整合、產(chǎn)品架構(gòu)，以及目前產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)走向，并從中得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。文章認(rèn)為WiMAX產(chǎn)品研發(fā)需要在借鑒WiFi模式的同時(shí)更多地完成技術(shù)整合，WiMAX必須繼續(xù)堅(jiān)持其開(kāi)放性、低成本及新技術(shù)的發(fā)展方向，致力于寬帶無(wú)線接入(BWA)及移動(dòng)寬帶無(wú)線接入(MBWA)相互兼容、相互補(bǔ)充的發(fā)展之路。

關(guān)鍵詞：全球微波接入互操作性；寬帶無(wú)線接入；移動(dòng)寬帶無(wú)線接入；研發(fā)

Abstract:This paper describes several main aspects of WiMAX system development. Based on the requirements of Broadband Wireless Access (BWA) markets, it discusses the product definition, technologies integration, architecture design, and the current status of WiMAX industry and technical tendency. Some results can be helpful for developing WiMAX systems. The paper also concludes that the WiMAX system development should pay more attention to the technology integration and pursue product development in the direction of maintaining openness, low cost and technology innovation. Both BWA and mobile BWA application should be considered at the design stage.

Key words:WiMAX; BWA; MBWA；research and development


　　WiMAX是一項(xiàng)廣域?qū)拵�無(wú)線接入(BWA)技術(shù)，基于IEEE 802.16系列標(biāo)準(zhǔn)，與IEEE 802.15、IEEE 802.11系列技術(shù)形成面向不同傳輸環(huán)境的無(wú)線數(shù)據(jù)接入技術(shù)體系。

　　WiMAX的特點(diǎn)在于能夠提供大范圍及高速率的無(wú)線接入(50 km范圍的覆蓋和75 Mb/s的數(shù)據(jù)速率)，同時(shí)支持非視距傳輸，因此，WiMAX定位于BWA是非常清晰的。沿襲IEEE 802.11以芯片為核心的設(shè)備開(kāi)發(fā)模式，以低廉的單位帶寬成本進(jìn)入市場(chǎng)，WiMAX應(yīng)該很容易找到自身的發(fā)展之路。當(dāng)然，WiMAX在計(jì)算其成本優(yōu)勢(shì)時(shí)需要綜合考慮單位帶寬及單位覆蓋成本兩個(gè)因素。IEEE 802.16e則把WiMAX帶入移動(dòng)寬帶無(wú)線接入(MBWA)領(lǐng)域。WiMAX在給整個(gè)移動(dòng)通信領(lǐng)域帶來(lái)驚人變革的同時(shí)，不可避免地面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，滿足用戶移動(dòng)中通信的要求，首要的是具備對(duì)特定區(qū)域(如一個(gè)城市)的完整覆蓋，這是不同BWA系統(tǒng)成功應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。WiMAX將可能與其他主流移動(dòng)寬帶系統(tǒng)同時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)與合作的關(guān)系，共同提供完整覆蓋，而終端采用多模式體制，通過(guò)在多種網(wǎng)絡(luò)間的業(yè)務(wù)平滑切換，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的寬帶移動(dòng)接入。需要特別注意的是，基于IEEE 802.16e的WiMAX將保持對(duì)BWA的后向兼容性，能夠提供用戶在低速運(yùn)動(dòng)中高速率接入網(wǎng)絡(luò)的能力，而相應(yīng)系統(tǒng)成本的額外增加非常有限。這樣一來(lái)，移動(dòng)WiMAX更接近于對(duì)BWA的移動(dòng)延伸，而不是與BWA的割裂，使得WiMAX將仍然能夠保持其原有的發(fā)展模式和清晰的定位。

　　定位于BWA的WiMAX系統(tǒng)將首先應(yīng)用于廣大的沒(méi)有數(shù)字用戶線(DSL)及缺乏有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)[1]，面向?qū)拵Ы尤�、遠(yuǎn)程教學(xué)及醫(yī)療、企業(yè)/社區(qū)互聯(lián)等應(yīng)用。WiMAX能否進(jìn)入城市市場(chǎng)，則取決于是否存在缺少有線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商及是否存在大量企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的需要。一旦終端的成本降低到一定水平，并且可以與其他終端設(shè)備集成在一起使用，則大眾消費(fèi)市場(chǎng)將逐步成為WiMAX應(yīng)用增長(zhǎng)的推動(dòng)力，尤其在基于IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為低成本產(chǎn)品之后。用于BWA市場(chǎng)的WiMAX產(chǎn)品將沿襲BWA的產(chǎn)品框架，即中心接入設(shè)備(CAP)與用戶設(shè)備(CPE)，以及支持格狀網(wǎng)(Mesh)組網(wǎng)的產(chǎn)品。

　　支持移動(dòng)的WiMAX應(yīng)首先著眼于汽車(chē)等具有高附加值的流動(dòng)設(shè)施，提供包括交通/地理輔助信息、媒體信息、娛樂(lè)內(nèi)容、遠(yuǎn)程企業(yè)/家庭在線等個(gè)性化服務(wù)[2]。MBWA WiMAX系統(tǒng)的產(chǎn)品框架將包括支持IEEE 802.16e的基站、車(chē)載用戶站、固定用戶站，以及手持終端。

　　與WiFi應(yīng)用相結(jié)合，WiMAX可以作為WiFi接入點(diǎn)之間的骨干連接，采用Mesh組網(wǎng)技術(shù)編織起一張全無(wú)線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，可以吸納采用WiFi技術(shù)的運(yùn)營(yíng)商及企業(yè)用戶加入到WiMAX陣營(yíng)，并且可以克服WiMAX終端可能存在的成本問(wèn)題[3, 4]。

　　考慮到WiMAX網(wǎng)絡(luò)的投資和建設(shè)需要足夠的資源，目前，仍然需要電信運(yùn)營(yíng)商或政府部門(mén)作為首要的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)者。因此，用于大范圍城域覆蓋的WiMAX系統(tǒng)將需要運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)與之配合使用[5]。

　　根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)及中國(guó)的無(wú)線電頻率劃分狀況，今后可以用于IEEE 802.16使用的頻段將分布在3.3～3.7 GHz、5.1～5.3 GHz、5.7～5.8 GHz等頻段。

1 WiMAX的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

　　WiMAX系統(tǒng)開(kāi)發(fā)必須基于IEEE 802.16d/e標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)IEEE對(duì)WiMAX系統(tǒng)的定義，整合各種相關(guān)技術(shù)，才能設(shè)計(jì)出在性能及成本上具有綜合優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品及解決方案。

　　WiMAX系統(tǒng)開(kāi)發(fā)可分為開(kāi)發(fā)規(guī)劃與開(kāi)發(fā)實(shí)施兩個(gè)主要階段。開(kāi)發(fā)規(guī)劃階段將完成對(duì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的定義、WiMAX及其他多種技術(shù)的選擇和整合、核心芯片及開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選擇等工作。這一階段對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)施階段將完成所規(guī)劃產(chǎn)品的硬件、天饋、軟件以及支持和測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作。

　　由于WiMAX系統(tǒng)設(shè)計(jì)從物理層、媒體訪問(wèn)控制(MAC)層再到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層所使用和支持的技術(shù)的選擇空間較WiFi系統(tǒng)有了很大的擴(kuò)充，因此在對(duì)除核心技術(shù)和機(jī)制之外的其他技術(shù)和機(jī)制的處理上，需要設(shè)備制造商針對(duì)自身產(chǎn)品的定位作認(rèn)真的考慮。例如，很多被列為可選的非強(qiáng)制實(shí)施技術(shù)將有助于產(chǎn)品功能的差異化，而WiMAX標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多種信道分配及服務(wù)質(zhì)量(QoS)實(shí)施能力的支持也將有助于設(shè)備制造商定義出某些具有市場(chǎng)針對(duì)性的產(chǎn)品。

　　由于IEEE 802.16e兼容IEEE 802.16d標(biāo)準(zhǔn)，兩者在設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上將具有很強(qiáng)的相似性，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中可通盤(pán)考慮兩者的產(chǎn)品相關(guān)性，從芯片、開(kāi)發(fā)平臺(tái)及產(chǎn)品的硬件、軟件設(shè)計(jì)中堅(jiān)持前期產(chǎn)品對(duì)后期產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)保持一致性是非常重要的，這將極大地降低開(kāi)發(fā)周期和成本，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有良好的延續(xù)性。

1.1 多技術(shù)整合

　　表1給出了IEEE 802.16中采用的主要技術(shù)。



　　WiMAX系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中涉及標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制實(shí)施的技術(shù)、非強(qiáng)制實(shí)施的技術(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定使用的技術(shù)。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)在保持對(duì)強(qiáng)制實(shí)施技術(shù)支持基礎(chǔ)上，需要考慮對(duì)非強(qiáng)制實(shí)施技術(shù)以及未規(guī)定技術(shù)的合理選擇和使用。

　　針對(duì)BWA應(yīng)用，產(chǎn)品定位在高速率、大范圍廣域互聯(lián)方面，因此，以下幾點(diǎn)需要重點(diǎn)予以考慮：
　　(1)如何保證大范圍覆蓋？
　　(2)如何提高頻譜效率，以及系統(tǒng)吞吐率，包括多用戶下的系統(tǒng)吞吐率？
　　(3)如何保證特定業(yè)務(wù)或用戶的QoS？
　　(4)如何簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)，降低組網(wǎng)成本？

　　針對(duì)MBWA應(yīng)用，產(chǎn)品定位將在BWA的基礎(chǔ)上，增加對(duì)用戶移動(dòng)性的支持，以下幾點(diǎn)需要重點(diǎn)加以考慮：
　　(1)如何有效解決時(shí)變信道的衰落？
　　(2)如何保持高的頻譜效率，兼顧考慮移動(dòng)和非移動(dòng)用戶的信道使用？
　　(3)如何保證覆蓋的無(wú)縫？
　　(4)如何保證各種業(yè)務(wù)在切換過(guò)程的連續(xù)性(假設(shè)他們對(duì)連續(xù)性的要求是有差異的)？
　　(5)如何進(jìn)一步有效地支持用戶的節(jié)點(diǎn)模式？
　　(6)如何提供用戶在WiMAX與其他寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間的切換和漫游？

　　上述問(wèn)題都是在技術(shù)整合的過(guò)程中需要回答的問(wèn)題。例如針對(duì)BWA的問(wèn)題，可以給出下列技術(shù)選擇：

　　(1)通過(guò)使用扇區(qū)、波束成型智能天線陣列，或是采用多輸入多輸出(MIMO)及簡(jiǎn)單空時(shí)編碼，來(lái)綜合解決覆蓋范圍以及容量等問(wèn)題。

　　(2)在覆蓋技術(shù)已提供高信噪比(SNR)的情況下，提供更高階調(diào)制方式(例如256QAM等)，或者采用MIMO并行傳輸，或者信道分配采用有信道質(zhì)量加權(quán)的算法，提高頻譜效率。

　　(3)在信道分配算法、MAC層/協(xié)議層隊(duì)列調(diào)度機(jī)制，以及網(wǎng)絡(luò)接入控制與負(fù)載平衡上采用部分或聯(lián)合控制策略，綜合保證具有用戶及業(yè)務(wù)針對(duì)性的QoS機(jī)制的實(shí)施。

　　(4)考慮支持Mesh組網(wǎng)能力，并且使系統(tǒng)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)體具有自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)配置等功能，大大增加網(wǎng)絡(luò)布設(shè)和覆蓋的靈活性，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性。

　　技術(shù)的選擇和整合需要綜合考慮，范圍涉及系統(tǒng)產(chǎn)品的定義、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度及成本的計(jì)算、芯片及開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選擇、開(kāi)發(fā)及合作資源的規(guī)劃等諸多問(wèn)題。不同于無(wú)線局域網(wǎng)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，WiMAX包括更多的需要解決的問(wèn)題以及更多的可以選擇的技術(shù)手段，技術(shù)選擇的空間正是設(shè)備制造商在技術(shù)及產(chǎn)品功能開(kāi)發(fā)上發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的一個(gè)廣闊舞臺(tái)。

1.2 基站設(shè)備

　　一般基站(中心站)可以劃分為一體化小容量基站與容量可伸縮的大容量基站兩種，根據(jù)不同的產(chǎn)品定義，還可以衍生出具有不同網(wǎng)絡(luò)或其他功能的產(chǎn)品�；�站系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的規(guī)劃流程如圖1所示。

　　一體化小容量基站一般指用于提供單小區(qū)/扇區(qū)覆蓋的系統(tǒng)設(shè)備，不具有容量擴(kuò)展能力，但方便設(shè)備的布設(shè)和使用(與其他BWA系統(tǒng)設(shè)備的使用非常相似)。一體化小容量基站通用結(jié)構(gòu)如圖2所示。大容量基站通過(guò)使各個(gè)覆蓋子系統(tǒng)高效共用網(wǎng)絡(luò)處理、支持系統(tǒng)資源而降低單位信道的成本，由于具有易于擴(kuò)展和伸縮的特性，非常方便容量升級(jí)、硬件升級(jí)等后續(xù)工作的開(kāi)展。大容量基站通用結(jié)構(gòu)如圖3所示。[8, 9]




　　一體化基站一般由射頻收發(fā)模塊、物理層基帶處理、MAC層協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)處理器以及其他接口、存儲(chǔ)及支持系統(tǒng)組成�？紤]到芯片集成能力的不斷提高，物理層及MAC層處理，甚至網(wǎng)絡(luò)處理器將可以實(shí)現(xiàn)單芯片解決方案。射頻收發(fā)模塊的選擇主要是看其對(duì)多天線收發(fā)的支持，以及在高階調(diào)制、正交頻分復(fù)用(OFDM)多載波使用中的動(dòng)態(tài)范圍與穩(wěn)定性。MAC層的協(xié)議處理分為硬件及軟件處理兩部分，硬件部分負(fù)責(zé)高效的執(zhí)行發(fā)送及接收隊(duì)列、底層信道分配、報(bào)文封裝/解封裝、硬件加密等任務(wù)，軟件部分則負(fù)責(zé)MAC層隊(duì)列及流量控制、信道分配及QoS算法、對(duì)硬件MAC的控制、安全及其他機(jī)制的處理等各種任務(wù)。MAC層軟件部分將與其他協(xié)議層任務(wù)運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)處理器上。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需要及芯片的選擇決定網(wǎng)絡(luò)處理器所采用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。另一種選擇是，如果基帶處理芯片上集成了高速嵌入式處理器，則MAC層軟件可以選擇運(yùn)行在該高速嵌入式處理器上，而非實(shí)時(shí)任務(wù)及網(wǎng)絡(luò)任務(wù)則運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)處理器上，嵌入式處理器及網(wǎng)絡(luò)處理器可以采用不同的操作系統(tǒng)。

　　大容量基站一般采用模塊化設(shè)計(jì)，射頻模塊、基帶及MAC層處理、網(wǎng)絡(luò)及其他任務(wù)處理可以板卡的形式作為系統(tǒng)組件，各系統(tǒng)組件通過(guò)PCI總線通信。MAC層處理采用基帶及MAC層處理卡上獨(dú)立的處理器或嵌入式處理器來(lái)完成。

　　在基帶芯片的選擇上，需要關(guān)注其是否支持MIMO技術(shù)、調(diào)制方式、雙工方式，支持的物理信道帶寬、OFDM的處理性能，對(duì)加密方式的支持等項(xiàng)目。如Wavesat公司推出的支持IEEE 802.16d的物理層芯片DM256，其功能如表2所示。需要在對(duì)芯片充分了解的基礎(chǔ)上，才能選用。



1.3 WiMAX的用戶終端

　　WiMAX終端主要包括CPE及用戶站(STA)類(lèi)型，CPE類(lèi)型主要用于提供IP網(wǎng)絡(luò)接口的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用；STA類(lèi)型則主要面向單用戶接入，可以用于BWA及MBWA WiMAX系統(tǒng)的普通終端用戶接入，提供的接口包括IP網(wǎng)絡(luò)接口、PCMCIA等不同的選擇，面向不同的終端產(chǎn)品。

　　與基站設(shè)備比較，終端設(shè)備將更加受限于安裝、尺寸、電源、功率等諸多問(wèn)題，尤其是MBWA的應(yīng)用更是如此。與WiFi的應(yīng)用類(lèi)似，即使對(duì)于BWA的應(yīng)用，STA類(lèi)型的終端預(yù)計(jì)仍有很大需求(主要用于用戶通過(guò)筆記本電腦之類(lèi)的終端直接接入BWA網(wǎng)絡(luò))。這就對(duì)片上系統(tǒng)(SoC)芯片及射頻(RF)部分的設(shè)計(jì)提出了更加苛刻的要求，低功率SoC方案，以及多天線、多載波情況下的RF設(shè)計(jì)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。通用的用戶終端結(jié)構(gòu)如圖4所示。



　　與基站設(shè)備相比，終端設(shè)備對(duì)成本及市場(chǎng)投放價(jià)格也更加敏感，目前的WiMAX終端成本包括天線及網(wǎng)絡(luò)接口在內(nèi)，大致在150～120美元之間。預(yù)計(jì)在2005年下半年，終端成本將下降到100美元以下；2006年下半年，將下降到約50美元。除了芯片設(shè)計(jì)及工藝因素外，終端成本主要取決于WiMAX市場(chǎng)規(guī)模的發(fā)展?fàn)顩r。

1.4 WiMAX運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)

　　支持固定/移動(dòng)接入的WiMAX網(wǎng)絡(luò)如圖5所示。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模布設(shè)的WiMAX系統(tǒng)，需要與運(yùn)營(yíng)有關(guān)的支撐系統(tǒng)來(lái)管理設(shè)備、用戶與業(yè)務(wù)資源。這一支撐系統(tǒng)包括認(rèn)證與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以及IP增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)。對(duì)于寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而言，很容易將WiMAX網(wǎng)絡(luò)與寬帶網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一進(jìn)行管理。不過(guò)，當(dāng)MBWA WiMAX系統(tǒng)提供移動(dòng)業(yè)務(wù)時(shí)，需要增加與用戶位置及移動(dòng)性管理有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。考慮到IEEE 802.16e的切換及漫游標(biāo)準(zhǔn)尚未標(biāo)準(zhǔn)化，這里不便就其工作方式進(jìn)行討論，不過(guò)，該位置登記實(shí)體預(yù)計(jì)將與3G系統(tǒng)的類(lèi)似實(shí)體非常相似。



2 WiMAX產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的現(xiàn)狀

　　WiMAX在WiMAX組織的推動(dòng)下，已經(jīng)形成了包括芯片制造商、接入及終端系統(tǒng)設(shè)備商、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備商、運(yùn)營(yíng)商等在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，主要基帶芯片開(kāi)發(fā)商、RF芯片制造商、設(shè)備制造商見(jiàn)表3。由于WiMAX依賴(lài)于核心芯片作為上游產(chǎn)品，因此，與初具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈相比，芯片開(kāi)發(fā)與制造短期內(nèi)將是WiMAX發(fā)展的“瓶頸”。



2.1 芯片開(kāi)發(fā)

　　目前，主要有4家芯片設(shè)計(jì)廠商從事WiMAX基帶處理芯片的開(kāi)發(fā)，分別是Intel、Fujitsu微電子、Wavesat和Sequans公司。

　　Intel在2004年9月發(fā)布了支持IEEE 802.16d的CPE SoC芯片，名為Rosedale。該芯片已經(jīng)交由少數(shù)設(shè)備廠商進(jìn)行CPE產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。Intel預(yù)計(jì)將在2006年提供內(nèi)置于筆記本電腦的WiMAX芯片，并在2007年提供用于掌上設(shè)備的WiMAX芯片。

　　位于加拿大蒙特利爾的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司W(wǎng)avesat在2004年9月也發(fā)布了其WiMAX芯片，名為DM256，并將基于DM256芯片的完整設(shè)計(jì)交由其合作伙伴美國(guó)的Atmel公司完成后續(xù)開(kāi)發(fā)。Fujitsu微電子計(jì)劃于2005年第二季度發(fā)布基于IEEE 802.16d芯片。其WiMAX芯片的開(kāi)發(fā)要早于Intel。一家位于法國(guó)巴黎的公司Sequans也正在進(jìn)行SoC芯片及相應(yīng)軟件解決方案的開(kāi)發(fā)。

2.2 系統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

　　加拿大Redline Communications公司早在2003年10月就發(fā)布了第一個(gè)符合IEEE 802.16a標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品設(shè)備AN-100。該系統(tǒng)工作在3.5 GHz頻段，已經(jīng)在歐洲、中東和亞洲獲得了固定接入許可，可以提供70 Mb/s的吞吐量，視距范圍達(dá)到45 km。該產(chǎn)品可工作于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的不同方式。

　　AN-100 產(chǎn)品功能如下[10]：

3.4～3.8 GHz頻段，應(yīng)用于非視距傳輸。
信道帶寬：3.5/7/14 MHz。
頻譜效率：5 b/s/Hz，最大速率70 Mb/s (14 MHz)。
雙工方式：動(dòng)態(tài)TDD，HD-FDD。
信道編碼效率：1/2，2/3，3/4。
覆蓋距離：視距45 km，非視距3 km。
接收靈敏度：-88 dBm。
動(dòng)態(tài)調(diào)制方式：QPSK、16/64QAM。
加密方式：DES(用于業(yè)務(wù)處理)、3DES(用于密鑰交互)。
支持協(xié)議：MAC、IEEE 802.16a。

　　2004年6月，Alvarion公司推出了支持IEEE 802.16a的BreezeMAX3500平臺(tái)，該產(chǎn)品系列工作在3.5 GHz頻段，已經(jīng)通過(guò)歐洲及亞太運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試。

3 WiMAX系統(tǒng)的發(fā)展方向

3.1 IEEE 802.16e造就移動(dòng)WiMAX

　　IEEE 802.16e將有助于將WiMAX帶入個(gè)人消費(fèi)的廣闊市場(chǎng)。IEEE 802.16e特別強(qiáng)調(diào)對(duì)IEEE 802.16d的后向兼容。

　　IEEE 802.16e的特點(diǎn)主要有：

物理層能夠進(jìn)行時(shí)變信道下的信號(hào)解調(diào)。
支持用戶站在基站間完成硬切換。
用戶站可以工作在休眠(節(jié)電)模式。
兼容IEEE 802.16d，在空中接口幀結(jié)構(gòu)上同時(shí)提供對(duì)固定及移動(dòng)終端的傳輸支持。

　　由于兼容性的存在，使得系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上預(yù)計(jì)可以有很好的繼承性，但對(duì)低成本單芯片終端解決方案的需求將會(huì)很大。諸如定位及位置信息等功能將會(huì)考慮進(jìn)基站和終端的設(shè)計(jì)中。

3.2 WiMAX+WiFi+WPAN的結(jié)合

　　WiMAX作為WiFi網(wǎng)絡(luò)的主干，可充分利用其支持網(wǎng)格組網(wǎng)的特點(diǎn)，這樣同時(shí)也解決了WiFi發(fā)展的“瓶頸”——組網(wǎng)問(wèn)題。另外，從網(wǎng)絡(luò)覆蓋互補(bǔ)的角度來(lái)看，在廣域覆蓋環(huán)境中，WiMAX可以作為首選；在局域覆蓋中，WiFi(如IEEE 802.11n)可以作為首選；配合藍(lán)牙等無(wú)線個(gè)人網(wǎng)(WPAN)技術(shù)成本低廉的優(yōu)勢(shì)，有望形成WiMAX+WiFi+WPAN結(jié)合的局面。

　　在產(chǎn)品形式上，雙模的WiFi接入點(diǎn)(DMAP)設(shè)備是一個(gè)候選。DMAP包括WiFi-AP及WiMAX-SS模塊，WiFi用于用戶接入，WiMAX用于與主干網(wǎng)互聯(lián)。進(jìn)一步，WiMAX模塊也可以是基站(BS)模塊，利用格狀網(wǎng)(Mesh)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與主干網(wǎng)互聯(lián)，并支持WiMAX用戶的接入。另一種候選的產(chǎn)品是多模終端，可以工作在WiMAX及WiFi模式下，動(dòng)態(tài)選擇接入WiMAX或WiFi網(wǎng)絡(luò)。考慮到WiFi技術(shù)將嵌入到3G等其他廣域無(wú)線數(shù)據(jù)終端上，WiMAX+WiFi雙模終端的出現(xiàn)將是很自然的結(jié)果。

3.3 MIMO及智能天線的運(yùn)用

　　MIMO技術(shù)非常適合城市范圍內(nèi)多徑環(huán)境下的無(wú)線信號(hào)處理，包括提供空間分集以及多路信道并行傳輸，是提高WiMAX系統(tǒng)覆蓋范圍及吞吐量的合適技術(shù)。智能天線則有利于提高基站與運(yùn)動(dòng)物體的方向性空間增益以及對(duì)干擾信號(hào)的方向性抑制。不過(guò)，在城市多徑彌散的環(huán)境中，MIMO可能將會(huì)更受設(shè)備開(kāi)發(fā)商的歡迎。

　　基站一側(cè)增加天線陣列應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。隨著天線陣列處理技術(shù)的發(fā)展，目前，終端一側(cè)增加2～3個(gè)陣元的天線陣列已經(jīng)可以容易地實(shí)現(xiàn)�；�于IEEE 802.11n的系統(tǒng)將在接入設(shè)備及用戶站上采用多天線MIMO技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　WiMAX技術(shù)通過(guò)將BWA標(biāo)準(zhǔn)化，正在使寬帶無(wú)線領(lǐng)域發(fā)生顯著的變革，使人們不再因?yàn)閃iFi的有限覆蓋而頭痛，也不會(huì)止步于3G的低速率數(shù)據(jù)傳輸。尤其是當(dāng)WiMAX的MBWA標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16e出現(xiàn)的時(shí)候，會(huì)讓更多的消費(fèi)者邁入無(wú)線信息時(shí)代。本文根據(jù)這一變革中市場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備的需求，探討了WiMAX產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所涉及的各個(gè)主要方面，從中可以看出，基站設(shè)備的開(kāi)發(fā)需要通過(guò)精心選擇合適的技術(shù)方向來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的雙向兼容性將使設(shè)備的持續(xù)開(kāi)發(fā)獲益；終端的普及將帶動(dòng)WiMAX的規(guī)模化發(fā)展，而終端的形式及成本將決定這一發(fā)展的速度；與WiFi等互補(bǔ)的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合將互惠互利，但可以預(yù)見(jiàn)到，技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)一直持續(xù)，因此，WiMAX必須堅(jiān)持向開(kāi)放性、低成本與新技術(shù)的方向前進(jìn)。

5 參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：
周宗儀，畢業(yè)于加拿大皇后大學(xué)，電子工程學(xué)博士。現(xiàn)為華中科技大學(xué)特聘教授，研究領(lǐng)域包括寬帶無(wú)線接入技術(shù)和蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)�，F(xiàn)主要從事OFDM寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)和新一代移動(dòng)通信無(wú)線鏈路技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文20余篇，聯(lián)合申報(bào)寬帶無(wú)線通信中國(guó)專(zhuān)利十余項(xiàng)。