移动宽带无线接入技术IEEE 802.16e 综述

摘要：

介绍了实现移动宽带无线接入的关键技术、IEEE 802.16e移动无线宽带接入标准及其物理层与MAC 层技术，并与IEEE 802.20移动无线宽带接入标准进行了简单比较。

关键词：

移动无线宽带接入 媒质接入控制层 物理层

1 移动宽带无线接入技术简介

1.1 什么是宽带无线接入

宽带无线接入是一种能够在无线空间环境中提供高速连接的技术，它使得用户终端通过无线的方式以与有线接入技术相近的数据传输速率和通信质量接入核心网络。宽带无线接入是由基站和多用户终端组成的一种点到多点的通信网络，基站与各用户终端之间并不需要物理连线，而是通过户外天线与各用户终端进行高速的语音和数据通信。

现在发展的宽带无线接入技术可以支持的用户终端构成小规模的具有无中心、自组织、动态拓扑、多跳路由特性的Ad Hoc 网络，因此，宽带无线接入技术在高速Internet接入、信息家电联网、移动办公、军事、救灾、空间探险等领域具有非常广阔的应用空间。

1.2 移动宽带无线接入

根据ITU-R 的M.1034-1 建议，无线接入可以分为：静止、步行、典型车速和高速车速四类，移动宽带无线接入(MBWA）就是能够为在典型车速和高速车速状态下提供无线宽带接入的系统，即上述分类中的后两类的系统。与此相反，固定和游牧无线接入要求用户终端使用的时候保持静止，也称为便携性系统。

除了移动性分类的区别，移动无线和固定无线还有其他很多的区别，例如，使用的载波、技术支持、频谱分配、数据传输速率、应用业务、用户服务类别和设备等。移动无线应用的典型频谱是为移动性分配的3.5GHz 以下专用许可频段，而固定无线系统典型应用的是非许可频段或分配给固定无线服务的许可频段。

1.3 移动无线宽带接入的关键技术

空中接口部分需要解决的关键技术有：在高速数据传输方面主要有多天线、分集和波束成形技术、多用户检测和干扰抵消技术、自适应调制等；在高频传输的可靠性方面主要有纠错编码(Turbo 编码或LDPC 编码等)、自适应编码、重传机制；在非对称的多址接入和双工方面，由于其存在非对称性问题，可以考虑的双工方式主要有频分双工和时分双工两种模式；业务量和QoS 的MAC 层设计方面主要有业务量设计与QoS 保障的结合。

网络协议方面需要考虑和解决的问题有：水平/ 垂直切换和快速IP 切换、广义移动性、服务质量、安全性等。由于移动无线宽带接入的技术特点，它需要在以下方面做出技术上的折衷考虑：移动性对宽带、调制方式对多址接入方式、业务量对复杂性、公平性对服务质量、L3 路由对L2 路由等。

2 IEEE 802.16e移动无线宽带接入技术

2.1 IEEE 802.16标准简介

IEEE 802.16 标准的正式名称为IEEE Wireless MANT 空中接口标准，是适用于2 ～66GHz 的空中接口规范。由于它所规定的无线接入系统覆盖范围可达50km, 因此，IEEE 802.16 系统主要应用于城域网，被视为可与DSL 竞争的"最后一公里"宽带接入解决方案。

IEEE 802.16标准系列到目前为止包括IEEE 802.16、IEEE 802.16a、IEEE 802.16c、IEEE 802.16d、IEEE 802.16e、IEEE 802.16f 和IEEE 802.16g 七个标准，各标准相对应的技术领域如表1 所示。

根据是否支持移动特性，IEEE 802.16 标准系列可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中的IEEE 802.16、IEEE 802.16a 和IEEE 802.16d 属于固定无线接入空中接口标准，而IEEE802.16e 属于移动宽带无线接入空中接口标准。

2.2 IEEE 802.16e的移动无线宽带接入技术

IEEE 802.16e 是IEEE 802工作组在IEEE 802.16d 的基础上提出来的协议标准，是IEEE 802.16d 的增补方案，它在2～6GHz 的特许频段内支持低速的移动终端，提供了一种既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案。IEEE 802.16e 向后兼容IEEE 802.16d，是IEEE 802.16d 的移动性增强改进。

2.2.1 物理层

（1 ）对O F D M 方式的改进

a．上行链路

上行链路被划分为24个子信道，每个子信道8个载波，每个分组包含8 个OFDM 码元，其中有7 个数据码元，1个训练码元。同时这24 个子信道每6 个被划分为一组，每组对应IEEE 802.16a 中OFDM 的一个子信道，这样就可以同时交叉使用IEEE 802.16a 和IEEE 802.16e 中的O F D M 子信道划分机制。

子载波通常有两种分配方式，一种是集中方式，即子载波被安排在连续的频段上称为"一簇"；另一种是分散方式，即子载波在频段上不连续。由于分散方式不需要额外的缓存就能起到频率分集的效果，因而成为首选。