盡管新wimax系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)廣受稱贊，但若要成功設(shè)計(jì)出這種系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工程師必須清晰理解802.16技術(shù)規(guī)范和相應(yīng)的rf設(shè)計(jì)要求。本文在對比wimax和wlan標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對wimax系統(tǒng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論。

    微波接入全球互連(wimax)是寬帶無線接入(bwa)的一種形式，它基于針對無線城域網(wǎng)(man)的ieee802.16 標(biāo)準(zhǔn)。由于wimax能提供價(jià)格適宜的“最后一公里”寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)在未來3至5年內(nèi)，這種技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)歷過wlan培訓(xùn)和鍛煉的工程師在應(yīng)用這種新標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，往往面臨多種不同的系統(tǒng)考慮，特別是在rf要求和架構(gòu)方面。

    在典型的20mhz信道帶寬部署中，通過wimax論壇認(rèn)證的產(chǎn)品可近距離支持65mbps的下行數(shù)據(jù)速率，而在9~10km的距離下則支持16mbps的下行數(shù)據(jù)速率。這種帶寬和傳輸距離足以支持?jǐn)?shù)百家公司或數(shù)千個(gè)家庭同時(shí)高速訪問語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)。

    圖1：在rf/if分割技術(shù)中，一個(gè)完全可編程合成器位于if芯片內(nèi)，以產(chǎn)生所有所需的

    lo信號來驅(qū)動(dòng)傳送和接收路徑。

     wimax的遠(yuǎn)距離傳輸性能催生了一個(gè)重大市場機(jī)遇。另外，在那些因成本昂貴而難以安裝固網(wǎng)傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的農(nóng)村地區(qū)，wimax是提供寬帶業(yè)務(wù)的有用技術(shù)。

    wimax標(biāo)準(zhǔn)和wlan標(biāo)準(zhǔn)

    該如何比較802.16 wimax標(biāo)準(zhǔn)和802.11 wlan標(biāo)準(zhǔn)？首先，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都基于正交頻分復(fù)用(ofdm)技術(shù)，使用多個(gè)導(dǎo)頻音信號，并支持從bpsk到64qam的調(diào)制。

    但同時(shí)它們也有一些重大區(qū)別。例如，802.11一般使用帶有52個(gè)子載波的固定20mhz帶寬，而wimax系統(tǒng)則可以使用授權(quán)或者未授權(quán)頻帶中帶有256個(gè)子載波(192個(gè)數(shù)據(jù)子載波)的1~28mhz的可變帶寬。最初的wimax產(chǎn)品可能會(huì)使用3.5mhz和7mhz的信道帶寬。

    wimax支持子信道化機(jī)制，這意味著數(shù)據(jù)并不是在所有的192個(gè)數(shù)據(jù)子載波上傳送，而是在其中一組子載波上傳送。在這種情況，使用的功率相同但載波較少，因而系統(tǒng)可獲得更遠(yuǎn)傳輸距離。隨著wimax cpe發(fā)展成為放置在樓宇內(nèi)的設(shè)備，當(dāng)將信號發(fā)送到樓外時(shí)，它需要補(bǔ)償由此引起的功率損耗。一般來說，cpe的功率有限，因此在上行鏈路中將功率集中在較少載波上，可平衡上、下行鏈路的功率并實(shí)現(xiàn)更大傳輸距離。

    盡管具有更多數(shù)量的子載波使wimax的性能優(yōu)于802.11，但由此也給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)：由于子載波之間的間隔縮小，所以對相位噪聲和定時(shí)抖動(dòng)的要求更高，導(dǎo)致對合成器的性能要求也更高。

    另外，wimax還利用不同長度的保護(hù)間隔來改善多路徑環(huán)境中的性能。保護(hù)間隔是數(shù)據(jù)包開始時(shí)的時(shí)間延遲，以便補(bǔ)償多徑干擾。如果信道上干擾很少，便可縮短保護(hù)間隔以提高數(shù)據(jù)吞吐量。由于具有更多的子載波和長度可變的保護(hù)間隔，wimax系統(tǒng)的整個(gè)頻帶效率將比wlan系統(tǒng)高15%至40%。例如，wimax的頻帶效率為3.1~3.8mbps/mhz，而802.11a/b/g的頻帶效率只有2.7mbps/mhz。表1是802.11與802.16標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)對比。

    802.11的錯(cuò)誤矢量幅度(evm)為-25db(實(shí)現(xiàn)10%的錯(cuò)包率所要求的)，而802.16的evm為-31db(基于1%的錯(cuò)包率)。錯(cuò)包率越低，則wimax的傳輸距離越遠(yuǎn)。wimax傳輸距離遠(yuǎn)的另一個(gè)要素是接收器噪聲系數(shù)，802.16對接收器噪聲系數(shù)要求更嚴(yán)格，802.11的最大噪聲系數(shù)為10db，而802.16的最大噪聲系數(shù)僅為7db。

    802.11只支持在同一信道、但不同時(shí)間內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)分雙工(tdd)。相比之下，802.16規(guī)范可為設(shè)計(jì)工程師提供更大靈活性，它支持tdd、頻分雙工(fdd)和半雙工fdd(h-fdd)。fdd在不同頻率上同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，h-fdd則在不同時(shí)間、不同信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)工程師選擇的雙工方式將影響成本、尺寸和設(shè)計(jì)時(shí)間。例如，fdd系統(tǒng)要相對貴許多，因?yàn)橥瑫r(shí)發(fā)送和接收需要兩個(gè)完整的無線電系統(tǒng)。然而，由于帶寬對接收和發(fā)送是專用的，而且是同時(shí)使用，所以fdd具有更大的數(shù)據(jù)吞吐量。

    wimax和802.11的另一個(gè)重要區(qū)別是發(fā)送距離和發(fā)送動(dòng)態(tài)范圍。在802.11標(biāo)準(zhǔn)中，輸出功率實(shí)際上是固定的，系統(tǒng)一般總是以相同的功率發(fā)送數(shù)據(jù)。但在wimax技術(shù)中，測距進(jìn)程被用來確定正確的定時(shí)補(bǔ)償和功率設(shè)置。測距進(jìn)程確保每個(gè)用戶站發(fā)送的數(shù)據(jù)在適當(dāng)時(shí)間、以相同功率水平到達(dá)基站，因此802.16標(biāo)準(zhǔn)要求用戶站具有50db的發(fā)送動(dòng)態(tài)范圍。這樣，靠近基站的系統(tǒng)便可減小發(fā)送功率，而遠(yuǎn)離基站的系統(tǒng)則以最大功率發(fā)送。這一