WiMAX性能、业务和产业发展

摘要　WiMAX是当前的技术热点之一，已经成为IT厂商与传统移动通信设备厂商竞争的又一焦点。本文从性能、业务和产业发展3个维度对WiMAX发展中存在的一些问题进行分析与探讨。

在2007年6月初国际电信联盟（ITU）日本京都会议上，WiMAX技术顺利地通过了工作组级别的讨论，如果在下一级别研究组没有不同意见，WiMAX将正式成为3G标准之一。伴随WiMAX产业的发展，各种技术、市场的争议一刻也没有停止。本文将从性能、业务和产业发展3个方面对WiMAX发展中存在的一些问题进行分析。

根据Intel的资料显示，802.16d（802.16-2004）CPE（用户驻地网设备终端）成本已经降到100美元以下，但与ADSL CPE相比价格仍然太高，在宽带接入市场并不具有竞争优势。伴随802.16e（802.16-2005）的快速发展，802.16d的机会窗口越来越小，作者赞同“802.16e将逐步取代802.16d”的观点，因此本文重点探讨移动WiMAX（802.16e）的发展前景。

1、移动WiMAX覆盖能力

工作频率对无线移动通信系统的发展具有决定性意义，WiMAX论坛建议WiMAX工作在2.3 GHz、2.5 GHz和3.5 GHz 3个频段[1]，由于3.5 GHz频率太高、非视距通信能力较差，建网成本过高，所以3.5 GHz并不适合大规模蜂窝组网。对于频率分配进展，本文将在§3做重点分析，因此本节暂不考虑由于频率问题产生的性能差异。下面以HSDPA（高速下行链路分组接入）为参考，通过链路预算，重点分析移动WiMAX的覆盖能力。

链路预算是移动WiMAX无线网络规划中必不可少的部分，通过链路预算可以初步了解规划区内小区半径、所需基站数和站址的分布。由于WiMAX空中接口采用了OFDMA（正交频分多址接入）技术，与GSM、CDMA蜂窝系统的链路预算有很大的不同，本节以HSDPA为参考，重点分析移动WiMAX下行最大链路损耗。由于篇幅限制，本文重点讨论WiMAX引入的新增链路参数项。假设二者均工作在2.1 GHz频段，系统参数见表1。

表1　系统参数

（1）基站发射功率

WiMAX业务信道功率分配如表2，数据子载波功率29.31 dBm。假设HSDPA最大功率比为30%，则二者发射功率差值为24.46 dB。

表2　基站发射功率分配

（2）终端/移动台接收灵敏度

为了评估小区最大覆盖能力，假设二者均采用QPSK 1/2编码调制方式，设备参数、线缆损耗、解调参数、穿透损耗均相同。WiMAX采用OFDM（正交频分复用）技术，子载波间隔非常小，而HSDPA是采用扩频调制技术的宽带通信技术，由于带宽的差异，导致接收机噪声功率相差25.45 dB（见表3）。

表3　接收灵敏度对比

（3）增益与余量对比

HSDPA为宽带扩频通信系统，扩频增益为12.04 dB；WiMAX采用OFDMA技术，没有扩频增益，但为了提高覆盖性能，对于低阶调制方式，802.16-2005规定可以采用2次、4次、6次重传，则其重传增益分别为3 dB、6 dB、7.8 dB。

由于HSDPA为CDMA自干扰系统，干扰余量一般取2.5 dB，同等条件下WiMAX干扰余量为2 dB。

二种系统在下行均为TDD（时分双工）模式，切换方式为硬切换，所以切换增益均为0，没有差异。

系统最大允许路径损耗见公式（1）：

最大允许路径损耗=系统增益+∑增益-∑损耗　（1）

基于上述分析，移动WiMAX与HSDPA的下行最大允许路径损耗差值为2.8 dB，其主要原因是HSDPA具有较大的扩频增益。但是需要说明的是，上述分析WiMAX系统没有采用MIMO（多输入多输出）、AAS（先进天线系统）、STC（空时编码）等新的无线通信技术，一般条件下2×2MIMO会带来3 dB的增益，8天线AAS会带来约9 dB的赋形增益，STC也会带来3 dB的编码增益。因此，WiMAX要成为一种移动通信标准，其覆盖并不是主要问题，主要是容量受限。

2、WiMAX的语音业务能力

WiMAX由一种宽带无线接入技术演变而来，具有较高的数据速率吞吐量，其数据和多媒体业务能力已经在韩国等地得到验证，WiMAX作为3G数据业务的补充能力基本得到业界认可，下面重点分析802.16e支持的VoIP业务能力。WiMAX可以提供具有QoS质量保证的VoIP业务，这已经在802.16d商用产品中得到验证。根据802.16d试验测试情况。在3.5 GHz频段3.5 MHz FDD模式、视距条件下系统最大可以支持50路G.711（64 kbit/s）编码语音。但移动通信系统要比PMP（点到多点）复杂得多，时延、切换、业务的连续性等问题均需要得到有效解决，而WiMAX在这些方面仍然很不成熟。移动WiMAX的高频谱效率与数据吞吐量为提升VoIP用户数提供了技术基础，但在设备的具体实现上仍存在许多问题，其主要影响因素包括：

●信令开销，WiMAX的信