学文网摘要：全球微波互联接入（WiMAX）技术不仅应用于互联网，还可应用于广播电视CATV网，宽带无线接入技术是目前较为先进的，对广播电视CATV网的移动传输起点也较高。全球微波互联接入（WiMAX）应用无线代替有线接入的宽带技术对无线电领域具有重要作用。
关键词：无线 宽带 WiMAX
中***分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0054-02
1 WiMAX的慨念
WiMAX称为全球微波互联接入，又称IEEE802.16标准或者宽带无线接入标准。WiMAX是采用无线方式来代替有线实现“最后一公里”接入的宽带无线接入技术，是针对微波和毫米波频段来提出的一种空中接口标准。可用于将IEEE802.16a无线接入热点连接到互联网，还可作为线缆和DSL的无线扩展技术，实现无线宽带接入。WiMAX作为宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，传输距离可达48Km，还具有QOS保障、传输速率高等。
是否支持移动特性，IEEE802.16标准可分为固定宽带无线接入、移动宽带无线接入空中接口标准。WiMAX技术起点较高，采用具有代表今后通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化。
2 WiMAX技术
2.1 WiMAX工作原理
WiMAX传输速率更快，传播距离更远，可供使用用户数更多，许多地方无任何宽带网络接入，WiMAX能消除这些盲区。
WiMAX系统组成；WiMAX发射塔，从慨念上看和移动手机发射塔相似。单台WiMAX发射塔可覆盖约8，000平方公里。WiMAX接收机；接收机和天线可是一个小盒或者是一张PCMCIA卡，也可像无线上网接入方式一样内置。
WiMAX发射塔台可使用高带宽的有线连接直接连接到互联网。也可使用视线微波链接和另一个WiMAX发射塔连接，这种和第二个发射塔的连接（通常称为回程），以及单台WiMAX发射塔可覆盖的约8，000平方公里能力，使得WiMAX能够覆盖较边远地区。
WiMAX实际上可以提供两种无线服务形式，1是非视线型无线上网，计算机上的小天线可与发射塔连接。在这种模式下，WiMAX使用较低频率范围―2GHz至11GHz（与无线上网相似）。较低波长传输不容易被障碍物干扰。2是视线型服务，一般安装在房顶的固定抛物面天线指向WiMAX发射塔。视线型连接功率更强、更稳定，因此可在错误更少情况下发送大量数据。视线型传送使用较高频率，范围可达66GHz。频率越高，干扰越小，同时又有较大的带宽。
无线上网型接入方式局限于大约6Km至10Km范围，通过使用更强的视线型天线，WiMAX发射台可将数据发送到以该发射台为中心，半径48Km范围内WiMAX发射台的路由器上。
广域网扩大局域网最后一步就是建立广域网（GAN）。这种网络具有足够的带宽以提供可与电缆调制解调器服务的互联网接入。
2.2 WiMAX应用模式
固定接入业务是WiMAX基于802.16标准最基本的业务模型，网络模式与现有的点对多点固定无线接入相似。终端设备可选择连接到最好的中心站，WiMAX固定应用模式的用户及场景包括；小区EI/IP的承载线路，作为DSL的替代者进行无线宽带接入网络覆盖，作为有线网络无法进入的地方链路备份。
采用OFDM、MIMO技术以后，增强了抗多径的能力，能够非视距传输，提高频谱利用率。
2.3 工作频段
802.16工作频段采用的是无需授权频段，频率范围在2GHz至66GHz之间，而802.16a则是采用2GHz至11GHz无需授权频段的宽带无线接人技术，频道带宽可根据需求在1.5MHz至20MHz范围调整。即此802.16所使用的频谱可能比其它任何无线技术更丰富，具有如下优点；（1）对于已知的干扰，窄的信道带宽有利于避开。（2）当信息带宽需求不大时，窄的信道带宽有利于节省频谱资源。（3）灵活的带宽调整能力，有利于协调频谱资源。
2.4 多址方式
在OFDM技术基础上结合频分多址（FDMA），将信道带宽内可用的子载波资源分配给不同用户使用，就是OFDMA。根据具体的子载波分配方式，OFDMA又可分为子信道OFDMA和跳频OFDMA。
在多址方面，802.16/e在上行采用时分多址（TDMA），上行信道被划分成多个时隙。初始化、维护业务传输等都是通过占用一定数量时隙来完成。占用数量由基站的MAC层统一控制，并根据系统性能优化要求而动态改变。下行信道采用时分复用（TDM），基站送给不同用户的信息被复用成单个数据流，通过下行信道广播发送给扇区内所有终端。
2.4 链路层技术
TCP/IP协议特点之一是对信道传输质量有较高要求。宽带无线接人技术面对日益增长的IP数据业务，必须适应TCP/IP协议对信道传输质量要求。在WiMax技术的应用条件下（室外远距离），无线信道衰落现象非常显著，在质量不稳定的无线信道上应用TCP/IP协议，其效率可能十分低。WiMax技术在链路层加入了ARQ机制，减少达到网络层的信息差错，可大大提高系统业务量。同时WiMax采用天线阵、天线极化方式等天线分集技术来应对无线信道衰落。提高了WiMax的无线数据传输性能。
2.5 QoS性能
WiMax可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频业务，WiMax可提供三种等级服务；CBR（固定带宽）、CIR（承诺带宽）、BE（尽力而为）。CBR的优先级最高，任何情况下网络操作者与服务商以高优先级、高速率和低延时为用户提供服务，保证用户订购的宽带。CIR次之，网络操作者以约定的速率来提供，如果速率超过规定的峰值时，优先级会降低，还可根据设备带宽资源情况向用户提供更多的传输带宽。BE则具有更低的优先级，这种服务象传统IP网络的尽力而为服务，网络不提供优先级和速率保证。在系统满足较高优先级业务用户条件下，尽量为用户提供带宽。
3 WiMAX系统网络结构
WiMAX系统网络结构包括；WiMAX终端、接人网、核心网。
作为核心网的连接服务网络提供WiMAX网络及其它IP网的互联以及用户认证、管理、漫游等服务，终端直接提供给用户使用，基站为终端用户提供无线接人服务。各个基站可根据情况直接相联也可通过核心网相联。目前，对核心网只提供了网络构架及一些功能要求，标准仍在发展完善中。有关WiMAX的产品主要是基站及终端设备。基站建设规划直接关系到能否为用户提供满意的接人服务。
射频收发模块负责电磁信号的收发及处理，它和物理层基带模块交互的是中频信号。设计时可考虑采用智能天线、多输入多输出和扇区化等技术来提高频谱利用率，以提高抗干扰性并增加网络容量。
物理层基带与MAC层处理模块是基站系统的重要组成部分，802.16协议功能主要由它们来实现。随着芯片集成能力提高，它们与存储系统可在一个芯片上集成。在基带处理芯片选择上，要注意的是；采取何种调制方式、双工方式、可支持物理信道带宽、OFDM处理性能等。
802.16采用了QPSK，16―QAM与64―QAM调制技术。QAM正交振幅调制技术机理较复杂，可充分利用带宽，抗噪声能力强等特点，被广泛采用。
802.16标准支持的双工模式为；时分（TDD）、频分（FDD）及半双工FDD（H―FDD）三种。TDD方式成本较高，但接收和发送的带宽可同时使用，具有极大数据吞吐量。设计时一般基站采用FDD模式，终端较多采用成本较低的H―FDD或FDD模式。网络处理器负责数据上层处理及以其它网络互联，设计时可把MAC层软件部分嵌入网络处理器中。
设计时采用低功率的片上系统（SoC）解决方案，多载波情况下射频部分设计也相当关键。另外，WiMAX终端要考虑提供给不同环境中用户使用，主要接口要多样性。
4 WiMAX的优缺点
4.1 WiMAX优点
（1）实现更远传输距离。WiMAX所能实现的48公里无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖是3G发射塔的10倍，只需少数基站就能实现全城覆盖，就使得无线网络应用范围得到扩展。（2）提供更高速宽带接人。WiMAX的最高接人速度是70Mbps，速度是3G宽带速度的30倍。对无线网络来说，是一个惊人的进步。（3）较好的最后一公里网络接人服务。它可以将Wi―Fi热点连接到互联网，还可以作为DSL等有线接人方式无线扩展，实现最后一公里宽带接人。（4）提供多媒体信息服务。WiMAX比较Wi―Fi具有较好的可扩展性及较安全性，从而能够实现多媒体较好的信息服务。（5）从产业链来说，WiMAX还需要经过像TD―SCDMA产业链的规模实验过程。
4.2 WiMAX缺点
（1）从标准来说WiMAX技术是不能支持用户在移动过程中无缝切换。因为速度只有50公里/小时，如高速移动，WiMAX达不到无缝切换要求，与3G三个主流标准相比，其性能相差很远。（2）WiMAX严格意义上来说不是一个移动通信系统标准，是一个无线局域网技术。（3）WiMAX要到802.16才能成为具有无缝切换功能的移动通信系统。
5 WiMAX技术应用及发展趋势
5.1 WiMAX的应用
跟其它接人方式相比，WiMAX宽带无线接人技术具有部署速度更快，扩展能力更强及灵活性更高等优点，典型应用有；
5.1.1 Intemet接人
主要针对有综合布线的小区及大楼，在楼顶安装WiMAX用户端的室外单元ODU，并安装用户侧室内单元和以太网交换机，利用现有综合布网线接人用户，通过无线空中接口提供宽带服务。
WiMAX真正实现了宽带无线化，使互联网摆脱了线的束缚，同时WiMAX又能根据用户需求提供高带宽，使终端用户体验到高科技所带来的极速体验。
5.1.2 村村通、户户通工程
对于农村及边远山区的低端用户来说，农村通信服务要求系统覆盖范围大，不依赖线缆架设，接人速度快，成本较低。WiMAX（802.16―2004）技术非常适合这一工程，可提高农村服务质量，在较短时间内缩小与城市之间的差距。
5.1.3 视频实时监控
传统的视频监控系统大多只在现场模拟监视，传输的监控信息简单，不能清晰传输大流量的实时***像，监控效果比较低。
WiMAX网络让大信息量的视频传输成为可能，可让传统的视频监控在WiMAX技术的无线宽带上得以延伸，实时监控的业务范围非常广泛，几乎可覆盖大部分行业。
从另外一方面看，WiMAX可无需铺设线路，通过无线传输给实时监控业务提供快捷方便的接人手段。
5.1.4 LAN局域网互联
一个单位如在地域内有多个部门，利用WiMAX宽带固定无线接入系统，可较方便实现单位与各个部门的局域网连接。
5.1.5 窄带业务或基站互联
通过WiMAX宽带固定无线接人系统提供EI接口，可满足G***移动基站的接入，将来支持3G网络基站互联。
5.1.6 IPTV应用
随着用户规模扩大，IPTV等多业务的承载网络将走向多边化。每个IPTV视频流用户的网络带宽需求约2Mbps左右，WiMAX技术能提供足够带宽给IPTV的宽带接人方式。
5.2 WiMAX发展趋势
对于WiMAX进入TD领域，从技术支持角度来看，WiMAX跟TD同属一个系列，从这里带来几个含义，1是证明了TD所采用技术的先进性，移动通信技术越来越采用TD模式。2是TD系列产业增加了新的技术，对TD是一种压力及动力，此举对两种技术之间都取到一种促进和发展作用。3是WiMAX基于固定数据接入发展而来，TD是从高速移动的语音和部分数据向更高数据方面发展。现阶段存在一定互补性，有一定重叠，在现实阶段并不大，WiMAX要做到像3G在高速移动状态下很好的传输语音和数据，还需要一定时间，所以WiMAX发展还任重道远。
参考文献
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[2]张靖，黎海涛，***.超宽带无线通信技术及发展[J].电信科学，2001，（11）.
[3]云南无线电管理办.无线电教程（四）[M].无线电操作编委会，2012.
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