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WiMAX存在的问题与未来的发展方向
文章来源: 中国联通网站 文章作者: 黄开枝 卫红权 于洪涛 发布时间: 2007-03-02   字体: [ ]  
 

图像 “/upimg/allimg/20070302/1857090.jpg” 因其本身有错无法显示。

图1 交替极化频率重用

  4.3 多址方式

  时分多址(TDMA) 适合支持数据突发,频分多址(FDMA)适合支持速率恒定的数据通道。为了保证每个用户随时都可以接入信道,并且在非对称业务流的情况下保证下行数据带宽的动态分配,使信道的带宽利用率最大,通常在DL中使用TDMA,而在UL中使用FDMA。但TDMA和FDMA均属于基于竞争的集中式MAC,并不适合无线Mesh网络,必须为802.16 Mesh网络重新设计分布式的TDMA MAC层协议[7],或者直接采用分布式的多址接入机制——带碰撞避免的载波侦听多址接入(CSMA/CA)。 CSMA/CA机制的工作流程是:当发送方A希望发送数据时,首先检测介质是否空闲,若介质为空闲,则送出RTS(请求发送)信号,接收方B收到RTS信号后,将发送响应信号CTS(允许发送),当A收到CTS包后,随即开始发送数据包,B收到数据包后,将以包内的CRC(循环冗余校验)的数值来检验包数据是否正确,若检验结果正确,则B发送响应ACK包,告知A数据已经被成功接收。当A没有收到B的ACK包时,将认为包在传输过程中丢失,而一直重新发送包。由于CSMA/CA的频率重用率非常低,并且可达吞吐量也比TDMA MAC低,这将限制802.16 Mesh网络的进一步扩展。但是,在无线Mesh网络中几乎没有TDMA MAC协议,重新设计基于TDMA的分布式MAC协议的成本和复杂度都很高。所以,有必要设计CSMA/CA和TDMA的混合多址接入机制,即设计一个覆盖CSMA/CA协议的分布式TDMA MAC协议。

  4.4 天线优化和空间复用

  对于工作在高频的无线系统,通过使用定向天线可以获得非常高的增益,并能阻止来自其他方向的多径信号。并且,高增益天线(特别是安装在高处的那些天线)和使用高增益放大器的大信号发射功率也便于扩大小区范围。通常,可以通过调整发射机和天线增益来控制可扩展性,改善地理覆盖。优化天线使自由空间衰减造成的信号损耗大大减少,从而最大化覆盖范围。

  通过同时在时间域和空间域上对数据编码,STBC提供了空间分集和对抗衰落的鲁棒性。但是,由于在每根天线上发送了冗余信息,所以分集的代价是牺牲了峰值数据率。空间复用(SM)也称为MIMO(多入多出),其数据速率增加的倍数在原理上与发射天线数成正比(因为每根发射天线都携带不同的数据符号流)。因此,如果发射天线数是M,并且每个符号流的数据速率是尺,那么空间复用时的发射数据速率就是MR。

  尽管SM理论上可以实现的传输速率比STBC机制更高,但是因为天线之间缺少冗余度,所以减少了分集,导致链路级误差性能较差,并且可能会减少实际可达吞吐量,特别是在低SNR(信噪比)的情况下。为了解决这个问题,可使用空间复用的一个简单扩展——线性空时预编码/译码[10]。

  4.5 调制机制

  调制机制也极大地影响了网络的可扩展性,高阶调制机制可以增加数据容量。在考虑小区重叠控制和好的失真允许的条件下,QPSK是最佳的。但是,与高阶QAM机制相比,它的带宽利用率较低。虽然通过增加阶数可以增加网络容量,但是代价是更高的设备花费(因为接收机结构更加复杂)和更加严重的小区间干扰。这可能会减小小区的覆盖范围,并且增加共信道干扰。

  如果将几种调制机制很好地组合,可以补偿这类影响。如图2所示,使用16QAM和64QAM的扇区可以增加数据容量,但是这些扇区的覆盖范围较小。因此,可以利用16个QPSK子信道提供小区外部的覆盖区域,用8个16QAM子信道覆盖小区内部区域,最后使用64QAM为靠近基站的用户提供高带宽的链路。通过让位于小区边缘的每个用户利用QPSK扇区,可以降低覆盖范围减小的影响。

 
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