《電子技術(shù)應(yīng)用》
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WiMAX技術(shù)及標準新進展
華為
摘要: 目前,IEEE 802.16工作組有兩個正在進行的項目:802.16 Rev. 2和802.16m,。802.16 Rev. 2是IEEE 802.16的近期演進版本,,而802.16m是IEEE 802.16的長期演進版本,。 華為專注于WiMAX的開發(fā),并對IEEE 802.16標準的發(fā)展作出了巨大的貢獻,。到目前為止,,華為已經(jīng)為802.16 Rev. 2提交了30多篇文稿,文稿涉及持續(xù)指配,、H-FDD,、WiMAX/Wi-Fi共存等內(nèi)容。華為也為802.16m提交了30多篇文稿,,涵蓋幀結(jié)構(gòu),、控制信道、導頻結(jié)構(gòu)等內(nèi)容,。
關(guān)鍵詞: 無線網(wǎng)絡(luò) WiMAX 華為
Abstract:
Key words :

    目前,,IEEE 802.16工作組有兩個正在進行的項目:802.16 Rev. 2和802.16m。802.16 Rev. 2是IEEE 802.16的近期演進版本,,而802.16m是IEEE 802.16的長期演進版本,。

華為專注于WiMAX的開發(fā),并對IEEE 802.16標準的發(fā)展作出了巨大的貢獻,。到目前為止,,華為已經(jīng)為802.16 Rev. 2提交了30多篇文稿,文稿涉及持續(xù)指配,、H-FDD,、WiMAX/Wi-Fi共存等內(nèi)容,。華為也為802.16m提交了30多篇文稿,涵蓋幀結(jié)構(gòu),、控制信道,、導頻結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。


802.16標準的演進

WiMAX產(chǎn)業(yè)正面臨著一個極好的市場機會,,因為它是目前唯一進入商用的基于MIMO OFDM的系統(tǒng),。IEEE 802.16e-2005的開發(fā)先于其它后3G標準,如3GPP的LTE和3GPP2的UMB,。IEEE 802.16系統(tǒng)可以在一些關(guān)鍵的地方加以改進,,從而使系統(tǒng)性能得到提升。

802.16 Rev. 2項目的啟動不僅是為了整合所有的修訂項,,而且也是為了明確這些關(guān)鍵的技術(shù),。基于802.16 Rev.2的系統(tǒng)有望于2009-2010年實現(xiàn)商用,,而這仍然比LTE的商用時間要早,。

IEEE 802.16的m任務(wù)工作組(Task Group m,TGm)正在開發(fā)802.16m,,以顯著提升系統(tǒng)性能,,滿足WiMAX產(chǎn)業(yè)的長遠需求。802.16m一個關(guān)鍵的目標是要滿足IMT- Advanced的要求,。802.16m基于IEEE 802.16e-2005,,其吞吐率有望比現(xiàn)有WiMAX系統(tǒng)提高兩倍。802.16m系統(tǒng)必須能平滑演進,,以支持原有的WMAN-OFDMA設(shè)備,,包括移動臺(Mobile Station)和基站。同時,,802.16m系統(tǒng)必須支持綠色節(jié)能,,以消除原來的高耗能模式。

802.16 Rev. 2和802.16m相關(guān)標準活動的進度安排如圖1所示,。

維護任務(wù)工作組(Maintenance Task Group)正在開發(fā)802.16 Rev. 2,,目前小組已完成了大部分標準的制定,后續(xù)還需增加額外細節(jié),,并澄清新特性,。802.16 Rev. 2的標準制定工作預計在2008年9月完成。802.16 Rev. 2的另外一個重要意義在于:它是其它修訂版的基礎(chǔ),,例如16h,、16j,甚至16m。

目前,,TGm已經(jīng)完成了兩個主要里程碑,。第一是確定了系統(tǒng)的需求文件(System Requirements Document ,SRD),,第二是完成了評估方法論,。802.16m標準將提交給IMT-Advanced。SRD描述了一個需求集,,如果這個需求集能被實現(xiàn),,將滿足 IMT-Advanced的要求。

TGm已經(jīng)啟動系統(tǒng)描述文件(System Description Document,,SDD)的撰寫,,即802.16m標準制定工作的第二階段。這一階段有望在2008年11月完成,。一旦SDD完成,,TGm將進入標準制定工作的第三階段,即開發(fā)802.16m Stage 3的協(xié)議文本,。同時,,TGm開始準備IMT-Advanced的提案,這些提案有望被國際電信聯(lián)盟(ITU)在2009年1月到10月期間采納,。 802.16m Stage 3的協(xié)議文本計劃在2010年3月完成,。


802.16 Rev. 2的亮點

優(yōu)化VoIP


移動通訊網(wǎng)絡(luò)正在向ALL IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。對運營商來說,,VoIP仍是一項重要的業(yè)務(wù)。與電路交換移動網(wǎng)絡(luò)相比,,移動分組網(wǎng)絡(luò)如HSPA和CDMA2000 1xEV-DO,,能更有效地支持語音業(yè)務(wù)。隨著新一代移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,,將會有持續(xù)的興趣進一步擴大VoIP的容量,。

與802.16e開發(fā)初期相比,現(xiàn)在的移動網(wǎng)絡(luò)對VoIP性能更為重視,。語音業(yè)務(wù)依然是運營商主要的收入來源,,因而IEEE 802.16也拓展了移動應(yīng)用場景。

802.16 Rev. 2關(guān)注的領(lǐng)域包括提升VoIP容量,。移動通訊系統(tǒng)的VoIP容量與相關(guān)的開銷是反向關(guān)聯(lián)的,。由于頻繁的傳輸和VoIP小分組,使得開銷對于VoIP應(yīng)用來說顯得十分重要,。

由于802.16e系統(tǒng)采用動態(tài)調(diào)度來支持VoIP,,與VoIP流量相關(guān)的大部分開銷出現(xiàn)于MAP消息之中。為了減少這些開銷,,802.16 Rev. 2引入了持續(xù)指配(Persistent Assignment)這一概念,。這時,,周期性出現(xiàn)的資源和調(diào)制/編碼任務(wù)將一次性地或非頻繁地發(fā)送給用戶。對單純的VoIP流量來說,,持續(xù)指配可以減少 40-50%的MAP開銷,,雙向VoIP容量可以增加15-20%。

由于IEEE 802.16系統(tǒng)采用異步混合自動重傳請求(HARQ),,基站可以隨時調(diào)度一個特定的HARQ重傳,。為了在一個特定的起始傳輸和對應(yīng)的重傳間建立一個關(guān)聯(lián),持續(xù)指配使用了一套HARQ信道標識,,這些標識采用隱式方式進行循環(huán),,如圖2。

圖2中,,基站可以在連續(xù)出現(xiàn)的HARQ信道標識之間的間隙為某個分組調(diào)度重傳,。循環(huán)采用了與802.16e一致的方案,因此,,基站可以用現(xiàn)有消息為持續(xù)指配進行調(diào)度重傳,。

因為重傳是動態(tài)調(diào)度的,基站可以通過新的持續(xù)指配或重傳來利用空閑資源,。在某些情況下,,需要在時頻空間里對用戶重新進行定位以利用空閑資源。

持續(xù)指配極大地減少了VoIP相關(guān)的開銷,,并能將VoIP的總體容量提升大約15-20%,。

華為是技術(shù)工作組(Technical Working Group,TWG)中持續(xù)指配技術(shù)的Editor,,同時也是IEEE中持續(xù)指配技術(shù)的報告起草人,,并已經(jīng)向TWG和IEEE提交了10多篇相關(guān)的文稿。這些文稿還包括了隱式HARQ信道循環(huán)(Implicit HARQ Channel Cycling),、MAP ACK信道等核心內(nèi)容,。

FDD系統(tǒng)

雖然IEEE 802.16e-2005標準為部署TDD進行了優(yōu)化,但優(yōu)化并沒有針對FDD系統(tǒng),。然而,,F(xiàn)DD系統(tǒng)為WiMAX產(chǎn)業(yè)提供了一個巨大的市場機會。

為了有效競爭,、簡化實現(xiàn),、縮短面市時間,802.16 Rev. 2重點發(fā)展半雙工FDD(H-FDD)系統(tǒng),。在H-FDD系統(tǒng)中,,移動臺并不同時發(fā)送和接收信息,而基站則以全雙工模式連續(xù)地發(fā)送和接收信息。

為了最大限度地提高UL的利用率,,802.16 Rev. 2定義了兩組H-FDD系統(tǒng),。通過MAP消息中的配置參數(shù),每組H-FDD的大小可以逐幀改變,。在典型的應(yīng)用中,,兩組H-FDD的大小可大致相當并維持不變。

華為已經(jīng)向TWG和IEEE提交了15篇有關(guān)H-FDD的文稿,,這些文稿包含基本幀結(jié)構(gòu),、幀分割信令、組交換信令,、網(wǎng)絡(luò)登錄和越區(qū)切換等內(nèi)容,。

WiMAX與Wi-Fi共存

當WiMAX和藍牙或Wi-Fi集成時,射頻接口的性能有可能會嚴重降低,,即使采用射頻濾波器也無法解決這個問題,。802.16 Rev. 2在MAC層引入了一個方案來解決這一問題。通過修改睡眠模式的定義,,802.16 Rev. 2能有效地支持WiMAX與Wi-Fi的集成,。為了滿足高QoS和大吞吐率的需求,采用了與資源指配關(guān)聯(lián)的睡眠模式(Sleep Mode Follows MAP Relevance),,這時,,偵聽和睡眠間隔由MAP相關(guān)性來決定。這一方案對于滿足高QoS業(yè)務(wù)和大吞吐率的需求尤為有效,。

到目前為止,,華為已經(jīng)向TWG和IEEE提交了8篇與WiMAX/Wi-Fi共存相關(guān)的文稿,文稿包含雙幀結(jié)構(gòu),、與資源指配關(guān)聯(lián)的睡眠模式等核心內(nèi)容,。


802.16m

802.16m系統(tǒng)正在開發(fā),其目的是為了提高頻譜效率,、提升VoIP容量、減少時延,、增強對基于定位業(yè)務(wù)的支持,、改進組播廣播業(yè)務(wù)。802.16m的開發(fā)正處于其早期階段,,下面我們概述一下802.16m最近的工作和未來計劃,。

在2008年5月召開的IEEE 802.16大會上,對802.16m的完整系統(tǒng)進行了討論,。每個會議周期涵蓋若干個技術(shù)主題,。這次會議重點對DL MIMO方案、UL控制結(jié)構(gòu)、UL導頻結(jié)構(gòu),、UL物理資源分配單元,、前導、HARQ定時等進行了討論,,相關(guān)決議出來后,,將會被添加到系統(tǒng)描述文件中。

802.16m的第一個任務(wù)是定義幀結(jié)構(gòu),。在802.16e中,,5ms的幀周期對于調(diào)度、HARQ延遲,、反饋,、微睡眠等來說是一個限制因素。為了解決這些問題,,802.16m采用了同一種幀結(jié)構(gòu),,并且每幀分為8個子幀,每個子幀有6個OFDM符號的持續(xù)時間(大約0.625ms),。另外,,為了減少控制信道開銷,802.16m的幀結(jié)構(gòu)將會采用超級幀的概念,,每4個幀定義為一個超級幀,。

華為在802.16m幀結(jié)構(gòu)、下行鏈路控制結(jié)構(gòu),、MIMO導頻結(jié)構(gòu),、信道化等開發(fā)方面處于領(lǐng)導地位。到目前為止,,華為已經(jīng)向IEEE提交了30多篇與這些主題相關(guān)的文稿,,并且提供了詳盡的模擬結(jié)果,用以說明下行控制結(jié)構(gòu)和MIMO導頻結(jié)構(gòu)的性能,。

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