WiMax技術

OFDM/OFDMA

OFDM（正交頻分復用）是一種多載波數字調製技術，它具有較高的頻譜利用率，且在抵抗多徑效應、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上具有明顯的優勢。而OFDMA是利用OFDM的概念實現上行多址接入，每個用戶佔用不同的子載波，通過子載波將用戶分開。OFDMA允許單個用戶僅在部分子載波發送，降低了對發送功率的要求。

在WiMAX系統中，OFDM技術為物理層技術，主要應用的方式有兩種：OFDM物理層和OFDMA物理層。OFDM物理層採用OFDM調製方式，OFDM正交載波集由單一用戶產生，為單一用戶并行傳送數據流。它支持TDD和FDD雙工方式，上行鏈路採用TDMA多址方式，下行鏈路採用TDM復用方式，可以採用STC發射分集以及AAS自適應天線系統。OFDMA物理層採用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD雙工方式，可以採用STC發射分集以及AAS。通常向下數據流被分為邏輯數據流，這些數據流可以採用不同的調製及編碼方式以及以不同信號功率接入不同通道特徵的用戶端。向上數據流子通道採用多址方式接入，通過下行發送的媒質接入協議（MAP）分配子通道傳輸上行數據流。雖然OFDM技術對相位雜訊非常敏感，但是標準定義了ScalableFFT，可以根據不同的無線環境選擇不同的調製方式，以保證系統能夠以高性能的方式工作。

HARQ

HARQ（混合自動重傳要求）技術因為提高了頻譜效率，所以可以明顯提高系統吞吐量，同時因為重傳可以帶來合併增益，所以間接擴大了系統的覆蓋範圍。在WiMAX技術的應用條件下（室外遠距離），無線通道的衰落現象非常明顯，在質量不穩定的無線通道上運用TCP、IP協議，其效率十分低。WiMAX技術在鏈路層加入了HARQ機制，減少了到達網路層的信息差錯，可大大提高系統的業務吞吐量。

在802.16e的協議中雖然規定了通道編碼方式有卷積碼（CC）、卷積Turbo碼（CTC）和低密度校驗碼（LDPC）編碼，但是對於HARQ方式，根據目前的協議，16e中只支持CC和CTC的HARQ方式。具體規定為：在16e協議中，混合自動重傳要求（HARQ）方法在MAC部分是可選的。HARQ功能和相關參數是在網路接入過程或重新接入過程中，用消息SBC被確定和協商的。HARQ是基於每個連接的，它可以通過消息DSA/DSC確定每個服務流是否有HARQ的功能。

AMC

AMC（自適應調製編碼）在WiMAX的應用中有其特有的技術要求，由於AMC技術需要根據通道條件來判斷將要採用的編碼方案和調製方案，所以AMC技術必須根據WiMAX的技術特徵來實現AMC功能。與CDMA技術不同的是，由於WiMAX物理層採用的是OFDM技術，所以時延擴展、多普勒頻移、PAPR值、小區的干擾等對於OFDM解調性能有重要影響的通道因素必須被考慮到AMC演演算法中，用於調整系統編碼調製方式，達到系統瞬時最優性能。WiMAX標準定義了多種編碼調製模式，包括卷積編碼、分組Turbo編碼（可選）、卷積Turbo碼（可選）、零咬尾卷積碼（ZeroTailbaitingCC）（可選）和LDPC（可選），並對應不同的碼率，主要有：1/2、3/5、5/8、2/3、3/4、4/5、5/6等碼率。

MIMO

MIMO（多進多出）是未來移動通信的關鍵技術。MIMO技術主要有兩種表現形式，即空間復用和空時編碼。這兩種形式在WiMAX協議中都得到了應用。WiMAX相關協議還給出了同時使用空間復用和空時編碼的形式。支持MIMO是協議中的一種可選方案，結合自適應天線陣（AAS）和MIMO技術，能顯著提高系統的容量和頻譜利用率，可以大大提高覆蓋範圍並增強應對快衰落的能力，使得在不同環境下能夠獲得最佳的傳播性能。

QoS機制

在WiMAX標準中，MAC層定義了較為完整的QoS機制。MAC層針對每個連接可以分別設置不同的QoS參數，包括速率、延時等指標。WiMAX系統所定義的4種調度類型，只針對上行的業務流，分別為非請求的帶寬分配業務（UGS.UnsolicitedGrantService）、實時輪詢業務（rtPS.RealTime Polling Service）、非實時輪詢業務（nrtPS.Non Real Time Polling Service）、儘力而為業務（BE.Best effort）。對於下行的業務流，根據業務流的應用類型只有QoS參數的限制（即不同的應用類型有不同的QoS參數限制）而沒有調度類型的約束，因為下行的帶寬分配是由BS中的Buffer中的數據觸發的。這裡定義的QoS參數都是針對空中介面的，而且是這4種業務的必要參數。

802.16e協議為適應移動通信系統的特點，增加了終端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。Sleep模式的目的在於減少MS的能量消耗並降低對ServingBS空中資源的使用。Sleep模式是MS在預先協商的指定周期內暫時中止ServingBS服務的一種狀態。從ServingBS的角度觀察，處於這種狀態下的MS處於不可用（unavailability）狀態。Idle模式為MS提供了一種比Sleep模式更為省電的工作模式，在進入Idle模式后，MS只是在離散的間隔，周期性地接收下行廣播數據（包括尋呼消息和MBS業務），並且在穿越多個BS的移動過程中，不需要進行切換和網路重新進入的過程。Idle模式與Sleep模式的區別在於：Idle模式下MS沒有任何連接，包括管理連接，而Sleep模式下MS有管理連接，也可能存在業務連接；Idle模式下MS跨越BS時不需要進行切換，Sleep模式下MS跨越BS需要進行切換，所以Idle模式下MS和基站的開銷都比Sleep小；Idle模式下MS定期向系統登記位置，Sleep模式下MS始終和基站保持聯繫，不用登記。

802.16e標準規定了一種必選的切換模式，在協議中簡稱為HO（handover），實際上就是我們通常所說的硬切換。除此以外還提供了兩種可選的切換模式：MDHO（宏分集切換）和FBSS（快速BS切換）。移動台可以通過當前的服務BS廣播的消息獲得相鄰小區的信息，或者通過請求分配掃描間隔或者是睡眠間隔來對鄰近的基站進行掃描和測距的方式獲得相鄰小區信息，對其評估，尋找潛在的目標小區。切換既可以由MS決策發起也可以由BS決策發起。在進行快速基站切換（FBSS）時，MS只與AnchorBS進行通信；所謂快速是指不用執行HO過程中的步驟就可以完成從一個AnchorBS到另一個AnchorBS的切換。支持FBSS對於MS和BS來說是可選的。進行宏分集切換（MDHO）時，MS可以同時在多個BS之間發送和接收數據，這樣可以獲得分集合併增益以改善信號質量。是否支持MDHO對於MS和BS來說是可選的。