802.16无线城域网技术综述( 二 )


为了在各种信道环境下提供可靠的性能,802.16物理层还具备以下一些特点:灵活的信道宽度、自适应突发信号轮廓、采用Reed-Solomon与卷积级联码的前向纠错、任选的先进天线系统(AAS)(可改善距离/容量)、动态频率选择(DFS)(可帮助减小干扰)、空时编码(STC)(通过空间分集提高在衰落环境下的性能) 。表1给出了IEEE 802.16标准的一些物理层特点 。
上述特点对室外BWA的基本运行是必要的要求,非凡是一个标准要想真正适应世界各国的情况,就需要灵活的信道宽度 。这是因为对设备可以工作在什么频率以及使用什么宽度的信道各国的治理办法并不相同 。在需要牌照的频谱上,运营商必须为每一MHz付钱,因此所建的系统一定要把所分配的频谱用足,并具有适应蜂窝结构或单基站结构的灵活性 。假如运营商获得14 MHz频谱,并为此付了钱,它们就不希望系统的信道宽度为6 MHz,因为这将浪费2 MHz的频谱 。它们希望系统可以采用7 MHz、3.5 MHz,甚至1.75 MHz的信道来建网 。
由于各种无线网基本上都是工作在共享媒体上,必然需要一种控制用户单元接入媒体的机制 。802.16的MAC层使用由基站安排的TDMA协议在点到多点的网络拓扑中给用户分配容量 。采用这种TDMA接入机制以后,802.16系统不仅能够提供具有服务水平协定(SLA)的高速数据业务,而且还能提供对时延敏感的业务(如话音、视像或数据库访问等),并具备QoS控制能力,不仅仅是控制优先等级,而且所设计的MAC层还能适应杂乱的物理层环境,即在室外工作时碰到的干扰、快衰落和其他现象 。
二、IEEE 802.16与IEEE 802.11的比较
1. 覆盖
802.16标准是为在各种传播环境(包括视距、近视距和非视距)中获得最优性能而设计的 。即使在链路状况最差的情况下,也能提供可靠的性能 。OFDM波形在2~40 km的通信距离上支持高频谱效率(bit/s/Hz),在一个射频内速率可高达70 Mbit/s 。可以采用先进的网络拓扑(网状网)和天线技术(波束成形、STC、天线分集)来进一步改善覆盖 。这些先进技术也可用来提高频谱效率、容量、复用以及每射频信道的平均与峰值吞吐量 。此外,不是所有的OFDM都是相同的 。为BWA设计的OFDM具有支持较长距离传输和处理多径或反射的能力 。

相反,WLAN和802.11系统在它们的核心不是采用基本的CDMA,就是使用设计大不相同的OFDM 。它们的设计要求是低功耗,因此必然限制了通信距离 。WLAN中的OFDM是按照系统覆盖数十米或几百米设计的,而802.16被设计成高功率,OFDM可覆盖数十公里 。
2. 可扩展性
在物理层,802.16支持灵活的射频信道带宽和信道复用(频率复用),当网络扩展时,可以作为增加小区容量的一种手段 。此标准还支持自动发送功率控制和信道质量测试,可以作为物理层的附加工具来支持小区规划和部署以及频谱的有效使用 。当用户数增加时,运营商可通过扇形化和小区分裂来重新分配频谱 。还有,此标准对多信道带宽的支持使设备制造商能够提供一种手段,以适应各国政府对频谱使用和分配的独特管制办法,这是世界各地的运营商都面临的一个问题 。IEEE 802.16标准规定的信道宽度为1.75~20 MHz,在这中间还可以有许多选择 。

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