Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Copyright 2006 Huawei Technologies Co.,Ltd.All rights reserved.,Page,*,,谢谢,WiMAX 基本原理与关键技术,前 言,WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）,WMAN(Wireless Metropolitan Access Network)technology,培训目标,学完本课程后，您应该能：,了解OFDM技术的基本原理,了解WiMAX无线接入网的关键技术,目 录,OFDM/OFDMA,基本原理,2.,WiMAX,物理层关键技术,目录,OFDM/OFDMA,基本原理,1.1,OFDM,原理,1.2 OFDMA,原理,FDMA系统演进,Single Carrier,OFDM：,Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用,frequency,Multi-carrier,frequency,OFDM,frequency,实现机理：,将高速串行数据流进行串并转换，得到N路并行的数据流,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,S,f,0,f,N-1,P/S,IFFT,频谱利用率高抗,克服频率选择性衰落,克服多径干扰（码间串扰）,信道估计与均衡实现简单,易于与其他技术相结合,OFDM技术特点,对时间同步的要求比较高,对频率偏移特别敏感,PAPR(Peak to Average Power Ratio)值较大,克服频率选择性衰落,Fading,Transmit Signal,Received Signal,f,f,P(f),P(f),宽带系统,窄带系统,Fading,Transmit Signal,Received Signal,f,f,P(f),P(f),多径环境,Received,signal,Transmitted,signal,time,time,克服多径干扰,在OFDM系统中，加入CP可以克服多径干扰的影响,时域同步的重要性,频域同步的重要性,目录,OFDM/OFDMA,基本原理,1.1,OFDM,原理,1.2 OFDMA,原理,什么是OFDMA？（1）,OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access,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,Frequency,Time,OFDM,OFDMA,Output Power,Frequency,OFDM,OFDMA,Frequency,Subcarrier-N,Subcarrier-1,Time,Bandwidth,Subcarrier-2,Subcarrier-3,Subcarrier-4,Guard Time,OFDM Slot/Frame,IFFT,IFFT,IFFT,S,1,S,2,S,3,S,4,S,5,S,6,S,7,S,N,S,N+1,S,N+2,S,N+3,S,N+4,OFDM Symbol,(FTT duration),S,2N,OFDMA 是4G技术的基础!,什么是OFDMA？（2）,目 录,1.,OFDM/OFDMA基本原理,2.,WiMAX物理层关键技术,目录,2.,WiMAX系统关键技术,2.1 WiMAX通信系统模型,2.2 信道编码,2.3,AMC,2.4 HARQ,2.5 多天线技术,通信系统基本模型,信源解码,信源编码,Interleaving,deinterleaving,调制,解调,发射,接收,无线信道,信道解码,和,信道解交织,信道编码和 信道交织,WiMAX 系统通信模型,FEC,（RS,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,目录,2.,WiMAX系统关键技术,2.1 WiMAX通信系统模型,2.2 信道编码,2.3,AMC,2.4 HARQ,2.5 多天线技术,信道编码,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,编码效率：k/n,WiMAX中用到的信道编码的类型：,CC：卷积码，目前支持的编码格式为1/2，2/3，3/4，5/6,CTC：卷积Turbo码，迭代译码比经典Turbo码性能更优，译码复杂度低，目前支持的编码格式为1/2，2/3，3/4，5/6,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,Questions,信道编码效率是不是越高越好？,目录,2.,WiMAX系统关键技术,2.1 WiMAX通信系统模型,2.2 信道编码,2.3 AMC,2.4 HARQ,2.5 多天线技术,AMC：Adaptive Modulation and Coding,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,16,QAM,QPSK,64,QAM,802.16e的调制方式,QPSK 16QAM 64QAM的星座图,WiMAX系统支持的调制和编码方式,Supported Code and Modulations,Modulation,DL,UL,QPSK、16QAM、64QAM,QPSK、16QAM、,64QAM,CC(Convolutional Code),1/2,2/3,3/4,5/6,1/2,2/3,3/4,5/6,CTC(Convolutional Turbo Code),1/2,2/3,3/4,5/6,1/2,2/3,3/4,5/6,Repetition,0，x2,x4,x6,0，x2,x4,x6,在其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,Questions,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,每符号所传输的有效信息比特调制阶数编码效率,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？,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？,目录,2.,WiMAX系统关键技术,2.1 WiMAX通信系统模型,2.2 信道编码,2.3 AMC,2.4 HARQ,2.5 多天线技术,HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）,HARQ技术是ARQ和前向纠错(FEC)相结合的纠错方法,ARQ重传类型,SAW：Stop-and-wait,GBN:Go-Back-N,SR：Selective Repeat,HARQ重传类型,Type I,Type II(IR),Type III,什么是HARQ？,HARQ 的性能,HARQ的特点,优点：,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,HARQ基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,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,缺点：,需要反馈信道,额外控制开销,目录,2.,WiMAX系统关键技术,2.1 WiMAX通信系统模型,2.2 信道编码,2.3 AMC,2.4 HARQ,2.5 多天线技术,Contents,2.5 多天线技术,2.5.1,MIMO,2.5.2 AAS,MIMO：,Multiple input and multiple output,MIMO,基本原理,分集模式（Matrix A）,在不同的天线上发射相同的数据,分集模式能间接的增加容量,接收天线的数目可以少于发射天线的数目,复用模式（Matrix B）,在不同的天线上发射不同的数据,分集模式能直接接的增加容量,接收天线的数目不能少于发射天线的数目,MIMO,的工作模式,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,Contents,2.5 多天线技术,2.5.1 MIMO,2.5.2 AAS,AAS:Adaptive/Advanced Antenna System,什么是AAS？,Omni antenna,Directional antenna,AAS,多波束型AAS特点：,多个固定波束覆盖小区、每个波束指向固定,AAS 天线的类型,自适应型AAS特点：,波束能够动态跟踪所需用户信号,AAS能提高系统性能，主要体现在以下方面：,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,提高了基站发射机的等效发射功率,降低了系统干扰,改进了小区的覆盖，增加了覆盖距离,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,AAS与MIMO的比较,AAS,MIMO,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,。
