摘要 IEEE 802.16e又稱(chēng)為移動(dòng)WiMAX技術(shù)，包含很多優(yōu)秀的無(wú)線(xiàn)通信傳輸技術(shù)。介紹了802.16e的評(píng)估背景，詳細(xì)闡述了評(píng)估的參數(shù)設(shè)計(jì)，并對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了分析。
一、評(píng)估背景
IEEE 802.16e又稱(chēng)為移動(dòng)WiMAX技術(shù)，包含很多目前普遍認(rèn)為性能表現(xiàn)良好的無(wú)線(xiàn)通信傳輸技術(shù)，如OFDMA、MIMO、頻率復(fù)用（Frequency Reuse）等。也正是由于這種原因，在2006年，WiMAX論壇在Intel、北電及三星電子等國(guó)際大公司的推助下，展開(kāi)了全球部署計(jì)劃。
而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最早于1985年由國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提出，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS），1996年更名為IMT-2000，意即該系統(tǒng)工作在2000 MHz頻段，最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)2000 kbit/s，預(yù)期在2000年左右得到商用。從1997年開(kāi)始，由于第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的巨大成功，用戶(hù)的高速增長(zhǎng)與有限的系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)之間的矛盾漸趨明顯，第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作從1997年開(kāi)始進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。
在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)評(píng)估、研究分析及大量的協(xié)調(diào)和融合工作之后，在2000年5月，ITU-R 2000年全會(huì)（RA-2000）批準(zhǔn)、通過(guò)了IMT-2000的無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)規(guī)范（RSPC）建議，它分為CDMA和TDMA兩大類(lèi)共五種技術(shù)，其中主流技術(shù)為以下三種CDMA技術(shù)：WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA。
雖然時(shí)至今日距IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)出爐已有7年的時(shí)間，但是WiMAX的支持者們?nèi)韵Ｍ苿?dòng)WiMAX（IEEE 802.16e）能夠成為IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)之一，使移動(dòng)WiMAX在更多國(guó)家可以得到頻譜牌照，獲得更加合法的身份。
2006年11月，在美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯召開(kāi)的全體會(huì)議上，美國(guó)IEEE 802委員會(huì)的執(zhí)行委員會(huì)正式向ITU-R提出要將IEEE 802.16e技術(shù)作為IMT-2000的一種標(biāo)準(zhǔn)方案的請(qǐng)求。2007年2月，ITU-R WP8F工作組發(fā)出通函，希望展開(kāi)對(duì)IEEE 802.16e是否能夠成為IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)之一的評(píng)估工作。
二、IEEE 802.16e評(píng)估系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)
筆者很榮幸全程參與了本次中國(guó)評(píng)估小組（CHEG：Chinese Evaluation Group）對(duì)802.16e的評(píng)估工作?；贗TU-R組織規(guī)定的評(píng)估準(zhǔn)則和一些802.16e支持者提供的技術(shù)資料，CHEG通過(guò)三個(gè)月的集中技術(shù)評(píng)估，對(duì)仿真場(chǎng)景予以實(shí)現(xiàn)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了全面的評(píng)估。最后收集、整理評(píng)估性能結(jié)果，在進(jìn)行相應(yīng)的分析后輸出評(píng)估報(bào)告。
圖1 功能模塊構(gòu)架
圖1顯示了整個(gè)評(píng)估過(guò)程中各個(gè)功能模塊的架構(gòu)。
評(píng)估主要分為三個(gè)部分進(jìn)行，第一部分是參數(shù)的設(shè)計(jì)，其中包括鏈路級(jí)信道調(diào)制編碼等所采用的技術(shù)和參數(shù)的設(shè)定，系統(tǒng)級(jí)功率控制、干擾計(jì)算等參數(shù)的設(shè)計(jì)。除此之外，我們還對(duì)傳播信道模型環(huán)境、業(yè)務(wù)模型和天線(xiàn)類(lèi)型進(jìn)行了規(guī)定。具體參數(shù)如表1～3所示。
表1 IEEE 802.16e仿真參數(shù)
表2 IEEE 802.16e仿真參數(shù)-快衰狀況
表3 VoIP業(yè)務(wù)的空口參數(shù)
作的第二、三部分的工作，主要是逐一實(shí)現(xiàn)仿真架構(gòu)、方法以及仿真詳細(xì)流程和系統(tǒng)性能輸出。
三、IMT-2000的技術(shù)需求和評(píng)估結(jié)果分析
經(jīng)過(guò)上面的一系列工作流程，以及移動(dòng)WiMAX支持公司提供的相應(yīng)技術(shù)信息，我們作出了相應(yīng)的評(píng)估意見(jiàn)，并對(duì)表示懷疑的問(wèn)題做了相應(yīng)的解釋。下面將從技術(shù)需求、普遍性需求和主觀需求三個(gè)方面提出IMT-2000系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求和評(píng)估結(jié)果分析。
表4主要是從技術(shù)需求標(biāo)準(zhǔn)方面來(lái)驗(yàn)證802.16e技術(shù)是否符合IMT-2000的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
表4 候選技術(shù)的相應(yīng)技術(shù)需求以及目標(biāo)
表5主要給出了候選技術(shù)是否滿(mǎn)足一般性的需求標(biāo)準(zhǔn)方面的評(píng)估結(jié)果。
表5 候選技術(shù)的相應(yīng)一般需求以及目標(biāo)
表6給出了候選技術(shù)是否滿(mǎn)足用戶(hù)主觀需求的評(píng)估。
表6 候選技術(shù)的相應(yīng)主觀需求以及目標(biāo)
從表4～6可以看到，對(duì)于多數(shù)的功能需求，CHEG的觀點(diǎn)和支持者的觀點(diǎn)是相符合的，移動(dòng)WiMAX技術(shù)能夠滿(mǎn)足IMT-2000系統(tǒng)的性能要求，但是也存在一定數(shù)量的不滿(mǎn)足的功能需求項(xiàng)。
從技術(shù)需求及目標(biāo)的滿(mǎn)足狀況看，移動(dòng)WiMAX技術(shù)存在較多的不滿(mǎn)足情況。例如，通過(guò)仿真我們發(fā)現(xiàn)，IEEE 802.16e無(wú)法應(yīng)用于超大小區(qū)的通信場(chǎng)景。端到端的時(shí)延也不能完全滿(mǎn)足所有應(yīng)用的傳輸時(shí)延都小于40 ms。
圖2所示即為VoIP業(yè)務(wù)模型下的用戶(hù)端到端傳輸時(shí)延的CDF曲線(xiàn)。
圖2 用戶(hù)的端到端包時(shí)延分布曲線(xiàn)
又比如，在IMT-2000系統(tǒng)的一般需求以及目標(biāo)中，由于IEEE 802.16e的幀結(jié)構(gòu)和IMT-2000通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)不同、雙工方式在不同系統(tǒng)中也不盡相同，所以也無(wú)法確認(rèn)IEEE 802.16e可以完美實(shí)現(xiàn)同IMT-2000通信系統(tǒng)的無(wú)縫切換。
另外，從CHEG的評(píng)估輸出IOT曲線(xiàn)中顯示，系統(tǒng)平均IOT=9.1 dB（CDF曲線(xiàn)如圖3所示）。
圖3 IEEE 802.16e系統(tǒng)IOT分布曲線(xiàn)
要高出3GPP2給出的5～7 dB的一般通信系統(tǒng)IOT性能參考值，這說(shuō)明系統(tǒng)中的干擾狀況比較嚴(yán)重。
基于以上各方面的敘述，可以看到移動(dòng)WiMAX技術(shù)還是具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價(jià)值，不過(guò)在有些方面還需要進(jìn)一步的完善，以滿(mǎn)足IMT-2000通信系統(tǒng)的要求。
