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1、Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. WiMAX 基本原理与关键技术Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 1前 言lWiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）lWMAN (Wireless Metropolitan Access Network) technologyCopyright 2006 Huawei Technologies
2、 Co., Ltd. All rights reserved. Page 2培训目标l学完本课程后，您应该能：p了解OFDM技术的基本原理p了解WiMAX无线接入网的关键技术Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 3目 录1. OFDM/OFDMAOFDM/OFDMA基本原理基本原理基本原理基本原理2. WiMAX物理层关键技术物理层关键技术Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 4目录1.1
3、.OFDM/OFDMAOFDM/OFDMA基本原理基本原理基本原理基本原理p1.1 OFDM 原理原理p1.2 OFDMA 原理 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 5FDMA系统演进Single CarrierlOFDM： Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用frequencyMulti-carrierfrequencyOFDMfrequencyCopyright 2006 Huawei Technologies Co., L
4、td. All rights reserved. Page 6l实现机理：p将高速串行数据流进行串并转换，得到N路并行的数据流p将每一路调制到相互正交的子载波上，子载波频谱可以重叠 OFDM的系统实现Sf0fN-1P/SIFFTCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 7l 频谱利用率高抗l 克服频率选择性衰落l 克服多径干扰（码间串扰）l 信道估计与均衡实现简单l 易于与其他技术相结合OFDM技术特点l对时间同步的要求比较高l对频率偏移特别敏感lPAPR (Peak to Average Po
5、wer Ratio)值较大Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 8克服频率选择性衰落 FadingTransmit SignalReceived SignalffP(f)P(f)宽带系统窄带系统FadingTransmit SignalReceived SignalffP(f)P(f)Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 9多径环境ReceivedsignalTransmittedsign
6、altimetimeCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 10克服多径干扰l 在OFDM系统中，加入CP可以克服多径干扰的影响Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 11时域同步的重要性Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 12频域同步的重要性Copyright 2006 Huawei T
7、echnologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 13目录1. OFDM/OFDMAOFDM/OFDMA基本原理基本原理基本原理基本原理p1.1 OFDM 原理原理p1.2 OFDMA 原理原理 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 14什么是OFDMA？（1）l OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Accessl OFDMA 是一种资源分配粒度更小的多址方式，同时支持多个用户 Freque
8、ncyTimeOFDMOFDMAOutput PowerFrequencyOFDMOFDMACopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 15Frequency Subcarrier-NSubcarrier-1Time Bandwidth Subcarrier-2Subcarrier-3Subcarrier-4Guard TimeOFDM Slot/FrameIFFTIFFTIFFTS1S2S3S4S5S6S7SNSN+1SN+2SN+3SN+4OFDM Symbol (FTT duration)
9、S2NOFDMA 是4G技术的基础!什么是OFDMA？（2）Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 16目 录1. OFDM/OFDMA基本原理基本原理2. WiMAX物理层关键技术物理层关键技术Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 17目录2. WiMAXWiMAX系统关键技术系统关键技术系统关键技术系统关键技术p2.1 WiMAX通信系统模型通信系统模型p2.2 信道编码p2.3 AMC
10、 p2.4 HARQp2.5 多天线技术 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 18通信系统基本模型信源解码信源解码信源编码信源编码 Interleavingdeinterleaving调制调制 解调解调发射发射接收接收无线信道无线信道信道解码信道解码和和信道解交织信道解交织信道编码信道编码和和 信道交织信道交织Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 19WiMAX 系统通信模型FEC（RS
11、,BTC,CTC）调制映射随机化IFFT添加循环前缀交织下行无理层处理过程上行无理层处理过程去除循环前缀FFT频域均衡解调制解映射Viterbi &RS Decoder去随机化去交织数据送至MAC 层来源于MAC 层的数据射频发射基带射频接收基带Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 20目录2. WiMAXWiMAX系统关键技术系统关键技术系统关键技术系统关键技术p2.1 WiMAX通信系统模型p2.2 信道编码信道编码p2.3 AMC p2.4 HARQp2.5 多天线技术 Copyrig
12、ht 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 21信道编码l定义：在发送端被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多余的码元（冗余信息）与信息码元之间以某种确定的规则互相关联（约束）；接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生错误，则信息码元与监督码元之间的关系将受到破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误 l编码效率：k/nlWiMAX中用到的信道编码的类型：p CC： 卷积码，目前支持的编码格式为1/2，2/3，3/4，5/6p CTC： 卷积Turbo码，迭代译码比经典Turbo码
13、性能更优，译码复杂度低，目前支持的编码格式为1/2，2/3，3/4，5/6p LDPC，低密度校验码，其译码性能和Turbo码接近，不要交织 器，单次迭代复杂度低，编码计算量大Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 22Questionsl信道编码效率是不是越高越好？ Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 23目录2. WiMAXWiMAX系统关键技术系统关键技术系统关键技术系统关键技术p2
14、.1 WiMAX通信系统模型p2.2 信道编码p2.3 AMC p2.4 HARQp2.5 多天线技术 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 24l AMC：Adaptive Modulation and Codingl 作用：根据信道的质量情况，选择最合适的调制和编码 方式，通过编码和调制方式的组合，可以产生不同的传输速率 AMC 16QAMQPSK64QAMCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved.
15、Page 25802.16e的调制方式lQPSK 16QAM 64QAM的星座图Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 26WiMAX系统支持的调制和编码方式Supported Code and ModulationsSupported Code and ModulationsModulationModulationDLDLULULQPSKQPSK、16QAM16QAM、64QAM64QAMQPSKQPSK、16QAM16QAM、64QAM64QAMCC (Convolutional Code
16、)CC (Convolutional Code)1/2, 2/3, 3/4, 5/61/2, 2/3, 3/4, 5/61/2, 2/3, 3/4, 1/2, 2/3, 3/4, 5/65/6CTC (Convolutional Turbo CTC (Convolutional Turbo Code)Code)1/2, 2/3, 3/4, 5/61/2, 2/3, 3/4, 5/61/2, 2/3, 3/4, 1/2, 2/3, 3/4, 5/65/6RepetitionRepetition0 0，x2, x4, x6x2, x4, x60 0，x2, x4, x6x2, x4, x6l 在其
17、它输入条件相同的情况下，不同的调制和编码方式直接影响单基站容量及单用户速率Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 27Questionsl在其它输入条件相同的情况下，计算不同的调制和编码方式下每符号所传输的有效信息比特p 每符号所传输的有效信息比特调制阶数编码效率l 对比16QAM 3/4和64QAM 1/2，两者传输的有效信息比特是否相等？性能上有何区别？l当信道环境比较复杂的时候，因反馈延迟或者反馈译码错误而造成AMC判决错误，会发生什么样的后果？Copyright 2006 Huawei
18、 Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 28目录2. WiMAXWiMAX系统关键技术系统关键技术系统关键技术系统关键技术p2.1 WiMAX通信系统模型p2.2 信道编码p2.3 AMC p2.4 HARQp2.5 多天线技术 Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 29lHARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）pHARQ技术是ARQ和前向纠错(FEC)相结合的纠错方法l ARQ重传类型p SAW：
19、Stop-and-waitp GBN: Go-Back-Np SR：Selective RepeatlHARQ重传类型pType IpType II(IR)pType III什么是HARQ？Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 30HARQ 的性能Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 31HARQ的特点l优点：p 联合信道编码和ARQ的各自优点，提高数据传输的可靠性和系统吞吐量pHARQ基
20、于信道条件提供精确的编码速率调节，自动适应瞬时信道变化，且对延迟和误差不敏感p结合AMC使用，可以弥补错误AMC操作（因反馈延迟/反馈译码错误而引起）所导致的性能损失，提高性能l缺点：p需要反馈信道p额外控制开销Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 32目录2. WiMAXWiMAX系统关键技术系统关键技术系统关键技术系统关键技术p2.1 WiMAX通信系统模型p2.2 信道编码p2.3 AMC p2.4 HARQp2.5 多天线技术多天线技术 Copyright 2006 Huawei T
21、echnologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 33Contents2.5 多天线技术多天线技术 p2.5.1 MIMOp2.5.2 AASCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 34l MIMO： Multiple input and multiple outputMIMO基本原理Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 35l 分集模式（Mat
22、rix A）p在不同的天线上发射相同的数据 p分集模式能间接的增加容量 p接收天线的数目可以少于发射天线的数目 l复用模式（Matrix B）p在不同的天线上发射不同的数据 p分集模式能直接接的增加容量 p接收天线的数目不能少于发射天线的数目MIMO的工作模式Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 36l 在802.16e协议中，MIMO是一种可选技术，在上下行都可以选择支持该技术 802.16e对MIMO技术的支持Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,
23、 Ltd. All rights reserved. Page 37Contents2.5 多天线技术多天线技术 p2.5.1 MIMOp2.5.2 AASCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 38l AAS: Adaptive/Advanced Antenna System什么是AAS？ Omni antennaDirectional antennaAASCopyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Pa
24、ge 39l多波束型多波束型AAS特点：特点：p多个固定波束覆盖小区、每个波束指向固定AAS 天线的类型l自适应型自适应型AASAAS特点：特点：p波束能够动态跟踪所需用户信号Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 40lAASAAS能提高系统性能，主要体现在以下方面：能提高系统性能，主要体现在以下方面：p增加了信干噪比，提高了基站接收机的灵敏度，降低了系统误码率p提高了基站发射机的等效发射功率p降低了系统干扰p改进了小区的覆盖，增加了覆盖距离p利用空分多址技术（SDMA），提高了频谱利用率AAS对移动通信系统性能的改善Copyright 2006 Huawei Technologies Co., Ltd. All rights reserved. Page 41AAS与MIMO的比较AASMIMO特征利用不同天线信号之相关特性，天线间距近利用不同天线信号之独立特性，天线间距远应用在宏小区性能较佳，天线位置较高在微小区、室内等环境下性能较好基站通道数较多，且对系统结构影响较大，系统架构需要专门为AAS优化，难以兼容传统系统架构有2通道的，主要是基带信号处理，对系统架构影响较小，容易与传统系统兼容平台终端影响小，仅增加部分信令影响大，要求终端支持多天线谢谢
