探讨固定及移动WiMAX系统对无线射频子系统的设计要求

宽带网。虽然移动WiMAX还是一个处于发展中的标准，但WiMAX Forum已经顺利地定义了将要实施的主要功能，而且在系统文档对所有这些功能作了描述。该系统文档采纳了802.16e标准中的许多选项功能，并定义了哪些功能将被实施。例如，下面的表4就显示了已经定义的各种频带类型(band class)。

表4：系统文档中定义的频带类型，第1类频带包括WiBRO(标为红色)，而第3类频带将在美国使用(标为蓝色)。

移动WiMAX标准中有许多明显不同于固定WiMAX的地方。表5所示为针对移动WiMAX定义的各种信道带宽的基本技术参数；读者可与表2中的固定WiMAX的基本技术参数作比较。其中一个显着的差别是：采用移动 WiMAX时，快速傅立叶变换采样数(FFT size)随带宽成比例伸缩(因此移动WiMAX有时也称为可伸缩OFDM)。由于具有这种伸缩性，对移动WiMAX来说，副载波间隔及符号时间几乎不依赖于信道带宽；但对固定WiMAX来说，则随信道带宽的变化很显着。

表5：移动WiMAX的基本技术参数

二者最显着的差别是接入技术本身。固定WiMAX基于OFDM；而移动WiMAX则基于OFDMA，,后者给每个用户都分配了一个收发时间片。例如，一个固定WiMAX传输通常要占用所有可用的副载波。在移动WiMAX中，一个用户一般只用到可用副载波的一个子集，而且是在一个预先指定的时间使用这些副载波。OFDMA允许灵活地分配资源，从而优化对可用带宽的利用。

移动WiMAX的设计困难

OFDMA本身对RF收发器的设计无直接影响，但OFDMA面向的是大批量生产的便携式和移动设备 (如笔记本电脑和手机)，而这对RF前端的设计则有很大的影响。

移动WiMAX受到的第一项限制是尺寸和功率。由于移动WiMAX将用于移动和便携式设备，因此产品的整体尺寸和功耗都必须最小化。这样的要求反过来又对系统架构的选择提出了要求。移动设备中不太可能使用超外差接收器，因为这种接收器一般都比直接转换接收器的体积大很多，而且功耗也较高。

实现低功耗对功率放大器的设计提出了很高的要求。由于需要有相对较高的PAPR和线性，用标准的甲类(甚至甲乙类) 功率放大器很难获得高效率和低功耗。为了尽可能降低线性要求，目前系统文档对上行链路只要求采用16QAM调制；而64QAM为可选。这样，在EVM上就有6dB的缓解(16QAM要求-24dB EVM；而64QAM则为-30dB)。不过，业界普遍预计64QAM调制也将会被用到，尤其是在笔记本电脑上。为了满足这一要求，我们预期大多数功率放大器将开始采用先进的效率改进技术，而标准的甲类或甲乙类放大器的使用将会越来越少。

为了方便说明，我们假设：所希望的天线端口发送功率为24dBm。放大器与天线之间很可能有2dB的损耗，因此从放大器出来的发送功率必须为26dBm或400mW。如果采用效率为15%的标准甲乙类放大器，那么在放大器本身的功耗就有3W，加上发送链路的其它部分、DAC和基带芯片组，功耗将增加到约3.7W，因此电池寿命将是一个严重问题。如果通过效率改进技术，将该放大器效率增加到25%，其功耗将降低到1.8W，而WiMAX接收器的功耗将显着降低到2.5W。请注意，2.5W正是目前许多手持设备中GSM接收器的功耗。

多输入多输出(MIMO)也是移动WiMAX的一项要求。目前的系统文档要求下行链路(从基站到移动设备)采用2x2MIMO；因此接收器必须有两条完整的接收链路，这就增加了尺寸方面的限制，更加不利于采用超外差体系架构。请注意，上行链路并不要求采用MIMO技术，因此只需要一条发送链路。

另一个在移动WiMAX中常常被忽视的问题是WiMAX和WiFi网络间存在相互影响。例如，按照表4，第3类频带在2496至2670MHz的范围，由于WiFi(在美国)工作在2412至2462MHz范围，WiMAX和WiFi接收机的频率隔离度非常小，因此两个网络之间很容易产生有害的干扰。因为这两个频带太接近，以至于无法真正实现RF 滤波，所以WiMAX接收器必须设计成即使有WiFi接收器在旁也能工作。这个要求对WiMAX接收器的设计有着根本性的影响，因为WiMAX接收器必须能够在可能是很强的WiFi信号环境下接收微弱的WiMAX信号。这些 WiFi阻断信号可能比任何可能的WiMAX阻断信号都要强得多。

如何将移动WiMAX产品迅速推向市场？

移动WiMAX网络现已开始逐步推行，而且有望推行得很快，尤其是在美国，推行的进度预计将会更迅速。这意味着制造商需要寻找创新的方法，在尽可能短的时间内将产品推向场。解决这个问题的方法有很多。

市场上有多项明显的技术切入点。第一个技术切入点是尽早开发芯片，为了最大限度地降低风险，制造商必须参与标准的开发，并与WiMAX Forum合作，确保他们能尽早获得设计的要求。一旦设计完成，