在實(shí)施 802.16 標(biāo)準(zhǔn) RF 時(shí)的選用條件

IEEE 802.16 標(biāo)準(zhǔn)旨在為廣大客戶實(shí)現(xiàn)低成本、高帶寬的無線寬帶接入。該標(biāo)準(zhǔn)能夠以大大低于有線寬帶服務(wù)的成本及時(shí)間在市場中快速實(shí)施。目前，針對便攜式戶外應(yīng)用的 802.16d 修訂版已經(jīng)獲得批準(zhǔn)，并且符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)階段，預(yù)計(jì)將于 2006上市。移動系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 802.16e 也正待定稿，有望在未來幾個(gè)月完成，相關(guān)系統(tǒng)預(yù)計(jì)將于 2007 年上市。

802.16 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用目標(biāo)是在 30 英里以上的距離提供 1.5～70Mbps 的數(shù)據(jù)速率，其速率會隨著距離增加而降低。此外，其還可以擴(kuò)展 802.11 LAN 標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋范圍，并支持比 3G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更高的數(shù)據(jù)速率。802.16 MAN 技術(shù)的預(yù)期應(yīng)用包括農(nóng)村及最后一公里城市寬帶接入、802.11/Wi-Fi 熱點(diǎn)與蜂窩回程、高速企業(yè)連接以及用于處理城域業(yè)務(wù)的(pico network) 微型網(wǎng)絡(luò)。該標(biāo)準(zhǔn)還可能會對移動通信產(chǎn)生影響，進(jìn)一步加強(qiáng)無線數(shù)據(jù)、語音及視頻服務(wù)的匯聚。

由于 802.16 的實(shí)施具有多種選擇，因而為了解決互操作性問題，一個(gè)名為 WiMAX 論壇的行業(yè)協(xié)會應(yīng)運(yùn)而生。即便如此，考慮到成功的 RF 部署可能因地區(qū)與應(yīng)用的不同而各異，OEM 廠商仍然需要細(xì)心權(quán)衡來為其射頻 (RF) 子系統(tǒng)選用適當(dāng)?shù)慕M件解決方案和架構(gòu)。OEM 廠商應(yīng)當(dāng)尋找當(dāng)前能夠?qū)崿F(xiàn)多功能配置的 RF 芯片組，然后在未來進(jìn)行更高程度的集成，從而根據(jù)未來市場的不同需求定制產(chǎn)品。

頻譜選擇

根據(jù)媒體接入控制 (MAC) 層、功率等級、物理層 (PHY) 以及 RF 信道化配置文件的不同定義，802.16 系統(tǒng)配置文件定義多種操作模式。其還包含有關(guān) 10～66 GHz的視距 (LOS) 頻帶以及 2～11GHz 的非視距 (NLOS) 頻帶的規(guī)范。

LOS 發(fā)射器需要具備至接收機(jī)的無障礙通道，而它們之間很容易受到地形和建筑樓宇的干擾。此外，其還對天線調(diào)節(jié)有依賴性。NLOS 系統(tǒng)采用擴(kuò)頻傳輸，因此直接通道與反射通道都可以促進(jìn)信號的接收。目前已經(jīng)實(shí)施了三個(gè)常用的頻帶（都來自 NLOS 頻帶）： 2.5GHz 及 3.5GHz 許可限制頻帶以及 5.8GHz 無許可限制頻帶。

為了降低已發(fā)射信號的多次反射對接收機(jī)造成的影響（多通道），系統(tǒng)采用基于 256 FFT（快速傅立葉變換）的 OFDM（正交頻分復(fù)用）而非單載波。所采用的 OFDM 頻率相互正交或垂直，從而允許子信道在互不干擾的情況下重疊，以便最大化頻譜效率。FFT 數(shù)量可變（128～2048 個(gè)，256 除外）的 OFDMA（正交頻分復(fù)用多址訪問）是移動應(yīng)用的首選，能夠?qū)崿F(xiàn)快速帶寬修改。事實(shí)上，OFDM 技術(shù)已經(jīng)被 802.11 等標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用所采用，而且正在納入未來4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用考慮范圍。

有許可限制與無許可限制的對比

有許可限制的頻帶的優(yōu)勢在于能夠在所分配的帶寬中廣播而不受其他廣播的干擾。不過，由于從政府部門申請有許可限制的頻帶需要付出高昂的代價(jià)而且耗時(shí)長久，因此這種優(yōu)勢可謂理所應(yīng)當(dāng)。有許可限制的頻帶可以保障可靠的業(yè)務(wù)，而后者又能夠在確保更高服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 的情況下支持更多用戶，從而減少潛在的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

而無許可限制的頻帶不存在購置成本，從而可以實(shí)現(xiàn)更迅速的部署且允許更多服務(wù)供應(yīng)商提供寬帶服務(wù)。但是，由于任何人都可以在所選擇的頻帶中發(fā)射信號，來自其他網(wǎng)絡(luò)的干擾可能會降低信號質(zhì)量，從而限制 QoS 保證。不過，采用競爭式協(xié)議 (contention-based protocol) 可以為多臺發(fā)射器在同一信道或頻率發(fā)射信號制定規(guī)則，以使多個(gè)用戶能夠共享相同的頻率。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)一定的 QoS 保證。

似乎服務(wù)供應(yīng)商更傾向于在繁榮的大城市采用許可頻帶。而無許可頻帶更有可能用于農(nóng)村地區(qū)和發(fā)展中國家，因?yàn)檫@里廣播干擾的風(fēng)險(xiǎn)較低。

架構(gòu)的復(fù)雜性

在很大程度上，RF 收發(fā)器架構(gòu)設(shè)計(jì)依賴所選擇的雙工模式。而其選擇取決于可用的帶寬、所支持的數(shù)據(jù)速率，以及成本、尺寸和功耗約束等。

如果采用時(shí)分雙工 (TDD)，收發(fā)器在給定時(shí)間只能發(fā)射或接收。TDD 比較經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榭梢灾貜?fù)利用本地振蕩器等頻率發(fā)生功能，從而節(jié)省組件、成本并縮小空間。由于接收機(jī)工作時(shí)發(fā)射器關(guān)閉，因此不存在本地干擾，從而簡化高電平組件的集成。另一方面，在無線電廣播進(jìn)行模式切換時(shí)，開銷會消耗帶寬，從而降低總體吞吐能力，并最終減少所支持用戶的數(shù)量。

頻分雙工 (FDD) 可用于收發(fā)器基站與客戶端設(shè)備，其采用兩種不同的頻率帶寬同時(shí)進(jìn)行發(fā)射及接收。由于這種架構(gòu)具有更高的吞吐能力，它需要更高的頻譜帶寬，同時(shí)在帶寬中間需要保護(hù)頻帶，以減輕濾波。在 RF 硬件自身之中，還必須隔離兩個(gè)信號鏈，以確保發(fā)射器的高輸出功率不阻塞接收機(jī)。這些附加的要求增加了組件集成的難度，進(jìn)而放慢集成過程。不過，這種雙工模式能夠以更高的吞吐能力支持更多用戶。

如果采用半頻分雙工，發(fā)射器及接收機(jī)可以在獨(dú)立的頻率下工作，但是在給定時(shí)間內(nèi)只能進(jìn)行一種操作。因此可以消除收發(fā)器受到的發(fā)射器干擾，從而簡化 RF 組件集成。在設(shè)備大部分時(shí)間處于接收模式的 CPE 應(yīng)用中，在需要之前可以一直關(guān)閉傳輸鏈路，從而降低功耗。所以，它是 CPE 最可能選用的模式。

無論 BTS 采用哪種雙工模式，設(shè)備設(shè)計(jì)人員都必須確保 BTS 符合所選擇的雙工模式，同時(shí)支持可能采用不同雙工模式的 CPE。

靈活選擇、快速集成

設(shè)計(jì) 802.16 RF 的 OEM 廠商必須選擇一整套 RF 芯片組來支持所面對的不同頻譜范圍以及為 BTS 及 CPE 選擇的雙工模式。此外，每個(gè)芯片組的性能還必須符合相應(yīng)配置文件的給定 RF 屏蔽要求。面對這些要求以及開放的 802.16 應(yīng)用環(huán)境，開發(fā)人員在選擇 RF 組件時(shí)應(yīng)注重靈活性。

如今，最終能夠突顯特色的要素在于性能。集成度較低、但靈活性較高的 RF 芯片組使設(shè)備廠商能夠提高設(shè)計(jì)性能水平。超外差轉(zhuǎn)換架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)更好的阻斷信號 (blocker signal) 濾波，從而實(shí)現(xiàn)能夠擴(kuò)展更高數(shù)據(jù)速率支持能力的抗干擾性。

隨著兼容 802.16e 標(biāo)準(zhǔn)的移動系統(tǒng)開始投入開發(fā)，最終會需要更高程度的功能集成。在領(lǐng)先的工藝技術(shù)、生產(chǎn)能力及系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)的支持下，具有高靈活性的高性能 RF 芯片組最終會在未來打造出能夠優(yōu)化成本、功率以及空間的解決方案。