一、WiMAX空中接口

WiMAX 系統(tǒng)可配置成使用1.25MHz至20MHz的任何帶寬；無論帶寬多寬，符號(hào)始終包含200個(gè)載波。因此窄帶寬系統(tǒng)子載波的間距很近，從而提供相對(duì)長(zhǎng)的符號(hào)周期（符號(hào)周期定義為1/子載波間距）。這些間距很近的子載波和長(zhǎng)符號(hào)有助于克服諸如多徑之類的信道損傷。長(zhǎng)符號(hào)周期是WiMAX系統(tǒng)與無線局域網(wǎng)系統(tǒng)（相對(duì)短的符號(hào)）的關(guān)鍵差別，使WiMAX對(duì)于長(zhǎng)距離和NLOS應(yīng)用有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。

WiMAX空中接口中的基本OFDM符號(hào)基于256點(diǎn)FFT。類似其它OFDM系統(tǒng)，256個(gè)子載波中有一部分作為保護(hù)頻段（不使用），中心頻率也不使用，因?yàn)樗鼘?duì)RF載波的直饋非常敏感。WiMAX中實(shí)際只使用200個(gè)子載波。這200個(gè)載波的分配是192個(gè)載波用于數(shù)據(jù)，8個(gè)載波用于導(dǎo)頻（見圖 1）。導(dǎo)頻載波始終為BPSK調(diào)制，數(shù)據(jù)載波則為BPSK、QPSK、16 QAM或64 QAM。

圖1. OFDM子載波

WiMAX 系統(tǒng)可部署為TDD、FDD或半雙工FDD。圖2示出TDD配置中的一個(gè)典型幀，這里基站和用戶設(shè)備以相同RF頻率發(fā)送，用時(shí)間分隔�；景l(fā)送下行鏈路子幀，接著是稱為發(fā)送/接收轉(zhuǎn)換間隙（TTG）的短間隙，然後是用戶發(fā)送上行鏈路子幀。各用戶間有精確的同步，因此它們的發(fā)射信號(hào)在到達(dá)基站時(shí)不會(huì)重疊。在所有上行鏈路幀後和基站能再次發(fā)射前，有另一個(gè)稱為接收/發(fā)送轉(zhuǎn)換間隙（RTG）的短間隙。
注意各個(gè)上行鏈路子幀前面是一個(gè)前置碼。它被稱為“短前置碼”，它允許基站與每個(gè)用戶同步。讓我們進(jìn)一步看下行鏈路，下行鏈路的子幀始終由前置碼開始，接著是報(bào)頭，然後是一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)突發(fā)。這些下行鏈路突發(fā)通常由多個(gè)符號(hào)構(gòu)成。每一突發(fā)內(nèi)的調(diào)制形式是固定的；但不同突發(fā)可能有不同的調(diào)制類型。要先傳輸如 BPSK和QPSK等高抗擾性調(diào)制類型的突發(fā)，接著是抗擾性稍差的調(diào)制類型（16和64QAM）。包含所有4類調(diào)制的下行鏈路子幀的次序?yàn)椤肂PSK, QPSK, 16 QAM和64 QAM。



圖2. 下行鏈路和上行鏈路子幀

在上行鏈路和下行鏈路上的每一次傳輸始終從前置碼開始。該前置碼允許接收機(jī)與發(fā)射機(jī)同步，并用于信道評(píng)估。下行鏈路傳輸由長(zhǎng)前置碼開始。長(zhǎng)前置碼（圖3）由兩個(gè)QPSK調(diào)制符號(hào)構(gòu)成。第一個(gè)符號(hào)使用200載波中的50個(gè)載波（每第4個(gè)子載波），第二個(gè)符號(hào)使用200個(gè)載波中的100個(gè)載波（所有偶數(shù)號(hào)的子載波）。這些前置碼符號(hào)的發(fā)送功率比下行鏈路子幀中的所有其它符號(hào)高3dB，使接收機(jī)更易于接收，以進(jìn)行正確的解調(diào)和解碼。在各上行鏈路突發(fā)的開始處使用 “短前置碼”。該短前置碼是使用100個(gè)QPSK載波的一個(gè)符號(hào)（所有偶數(shù)號(hào)的子載波）。當(dāng)使用包含許多符號(hào)的極長(zhǎng)下行鏈路突發(fā)時(shí)，可能需要在下行鏈路突發(fā)間插入中同步碼（短前置碼）。該短前置碼幫助接收機(jī)再同步，并提供附加的信道評(píng)估。

跟著前置碼的是幀控制報(bào)頭（FCH）。FCH由BPSK調(diào)制中的一個(gè)符號(hào)實(shí)現(xiàn)。該符號(hào)包含88bit的系統(tǒng)開銷數(shù)據(jù)，它描述如基站ID這類關(guān)鍵系統(tǒng)信息，以及接收機(jī)解碼子幀所需要的下行鏈路突發(fā)信息。FCH所包含的信息雖然對(duì)于全面描述網(wǎng)絡(luò)或下行鏈路是不夠的，但足夠使接收機(jī)能夠開始解碼下行鏈路突發(fā)。

下行鏈路突發(fā)包含用戶數(shù)據(jù)和控制消息。每一個(gè)下行鏈路突發(fā)都包含一個(gè)或多個(gè)符號(hào)。突發(fā)中的各符號(hào)包括12至108字節(jié)的有效載荷數(shù)據(jù)，字節(jié)數(shù)取決于調(diào)制類型和編碼增益。表1示出7種不同調(diào)制類型和編碼增益的組合。對(duì)于每種組合，各符號(hào)需要有規(guī)定數(shù)量的有效載荷數(shù)據(jù)。






圖3. 長(zhǎng)前置碼

編碼過程是從有效載荷數(shù)據(jù)變成發(fā)送至IQ映射器的實(shí)際比特，如表1所示。在有必要時(shí)可填充比特，使有效載荷數(shù)據(jù)具有映射至整數(shù)符號(hào)的正確塊大小。隨機(jī)化器把該數(shù)據(jù)與?隨機(jī)比特序列作異或運(yùn)算，以得到某些1至0和某些0至1的反轉(zhuǎn)。