摘要 IEEE 802.16e又稱為移動WiMAX技術(shù),包含很多優(yōu)秀的無線通信傳輸技術(shù)。介紹了802.16e的評估背景,詳細(xì)闡述了評估的參數(shù)設(shè)計,并對評估結(jié)果進(jìn)行了分析。
一、評估背景
IEEE 802.16e又稱為移動WiMAX技術(shù),包含很多目前普遍認(rèn)為性能表現(xiàn)良好的無線通信傳輸技術(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際大公司的推助下,展開了全球部署計劃。
而第三代移動通信系統(tǒng)最早于1985年由國際電信聯(lián)盟(ITU)提出,當(dāng)時稱為未來公眾陸地移動通信系統(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年開始,由于第二代移動通信系統(tǒng)的巨大成功,用戶的高速增長與有限的系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)之間的矛盾漸趨明顯,第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作從1997年開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。
在經(jīng)過詳細(xì)的技術(shù)評估、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(RA-2000)批準(zhǔn)、通過了IMT-2000的無線接口技術(shù)規(guī)范(RSPC)建議,它分為CDMA和TDMA兩大類共五種技術(shù),其中主流技術(shù)為以下三種CDMA技術(shù):WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA。
雖然時至今日距IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)出爐已有7年的時間,但是WiMAX的支持者們?nèi)韵M苿覹iMAX(IEEE 802.16e)能夠成為IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)之一,使移動WiMAX在更多國家可以得到頻譜牌照,獲得更加合法的身份。
2006年11月,在美國德克薩斯州達(dá)拉斯召開的全體會議上,美國IEEE 802委員會的執(zhí)行委員會正式向ITU-R提出要將IEEE 802.16e技術(shù)作為IMT-2000的一種標(biāo)準(zhǔn)方案的請求。2007年2月,ITU-R WP8F工作組發(fā)出通函,希望展開對IEEE 802.16e是否能夠成為IMT-2000的標(biāo)準(zhǔn)之一的評估工作。
二、IEEE 802.16e評估系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計
筆者很榮幸全程參與了本次中國評估小組(CHEG:Chinese Evaluation Group)對802.16e的評估工作?;贗TU-R組織規(guī)定的評估準(zhǔn)則和一些802.16e支持者提供的技術(shù)資料,CHEG通過三個月的集中技術(shù)評估,對仿真場景予以實(shí)現(xiàn),并對該系統(tǒng)進(jìn)行了全面的評估。最后收集、整理評估性能結(jié)果,在進(jìn)行相應(yīng)的分析后輸出評估報告。
圖1 功能模塊構(gòu)架
圖1顯示了整個評估過程中各個功能模塊的架構(gòu)。
評估主要分為三個部分進(jìn)行,第一部分是參數(shù)的設(shè)計,其中包括鏈路級信道調(diào)制編碼等所采用的技術(shù)和參數(shù)的設(shè)定,系統(tǒng)級功率控制、干擾計算等參數(shù)的設(shè)計。除此之外,我們還對傳播信道模型環(huán)境、業(yè)務(wù)模型和天線類型進(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)需求和評估結(jié)果分析
經(jīng)過上面的一系列工作流程,以及移動WiMAX支持公司提供的相應(yīng)技術(shù)信息,我們作出了相應(yīng)的評估意見,并對表示懷疑的問題做了相應(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方面提出IMT-2000系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求和評估結(jié)果分析。
表4主要是從技術(shù)需求標(biāo)準(zhǔn)方面來驗(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)是否滿足一般性的需求標(biāo)準(zhǔn)方面的評估結(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)是否滿足用戶主觀需求的評估。
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WiMAX技術(shù)能夠滿足IMT-2000系統(tǒng)的性能要求,但是也存在一定數(shù)量的不滿足的功能需求項(xiàng)。
從技術(shù)需求及目標(biāo)的滿足狀況看,移動WiMAX技術(shù)存在較多的不滿足情況。例如,通過仿真我們發(fā)現(xiàn),IEEE 802.16e無法應(yīng)用于超大小區(qū)的通信場景。端到端的時延也不能完全滿足所有應(yīng)用的傳輸時延都小于40 ms。
圖2所示即為VoIP業(yè)務(wù)模型下的用戶端到端傳輸時延的CDF曲線。
圖2 用戶的端到端包時延分布曲線
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)的無縫切換。
另外,從CHEG的評估輸出IOT曲線中顯示,系統(tǒng)平均IOT=9.1 dB(CDF曲線如圖3所示)。
圖3 IEEE 802.16e系統(tǒng)IOT分布曲線
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WiMAX技術(shù)還是具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價值,不過在有些方面還需要進(jìn)一步的完善,以滿足IMT-2000通信系統(tǒng)的要求。