基于OFDM的IEEE802.16a物理层简介

基于OFDM的IEEE802.16a物理层简介
许云东;潘志文
【摘要】简要介绍了IEEE802.16的基本概况,描述了IEEE802.16a标准采用的几种物理层方案.IEEE802.16a协议物理层支持的主流技术就是OFDM技术,重点介绍了OFDM的基本原理,采用OFDM调制技术的WirelessMAN-OFDM系统,以及其物理层的一些参数及性能.最后介绍了2种双工方式的帧结构及其工作原理.【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2006(029)004
【总页数】2页(P60-61)
【关键词】IEEE802.16a;OFDM;帧结构;物理层
【作者】许云东;潘志文
【作者单位】东南大学,江苏,南京,210096;东南大学,江苏,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.04
随着Internet的飞速发展，用户对带宽的要求越来越高。

宽带无线接入系统（BWA）优势，也正在逐步显现出来，得到了电信行业的青睐。

IEEE 802.16工作组于2002年4月8日发布了IEEE Standard 802.16－2001标准，为BWA定义了无线城域网（WMAN）的WirelessMAN空中接口规范。

IEEE 802.16a是IEEE 802.16标准的扩展。

标准规定了无线宽带接入系统空中接口的媒体接入控制（MAC）层和物理（PHY）层，通过对MAC层规范的修改和物理层规范的增补
来实现对IEEE 802.16的改进。

该标准定义的空中接口技术可用于将采用IEEE 802.11标准的局域网连接到互联网，也可作为线缆和数字用户线（DSL）的无线扩展技术，从而实现最后一公里的无线宽带接入。

基于IEEE 802.16a标准的网络可以覆盖48km的距离，并能以最高达70Mb／s的速率传输数据、语音和视频图像。

此外，IEEE 802.16a出色的站点性能可显著提高服务区域的覆盖范围。

IEEE 802.16a基于OFDM技术，他能降低设备间的可视要求。

IEEE802.16a标准定义了3种物理层可选方案，采用不同的技术。

他们分别是：（1）WirelessMAN－Sca物理层
基于单载波技术，支持TDD和FDD双工方式，上行链路采用TDMA多址方式，下行链路采用TDM复用方式，可以采用STC（空时编码）发射分级以及AAS （自适应天线系统）。

（2）WirelessMAN－OFDM物理层
采用OFDM调制方式，支持Mesh网状拓扑结构，支持TDD和FDD双工方式，上行链路采用TDMA多址方式，下行链路采用TDM复用方式，可以采用STC发射分级以及AAS（自适应天线系统）。

（3）WirelessMAN－OFDMA物理层
采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD双工方式，可以采用STC发射分级以及AAS。

正交频分复用（OFDM）技术是一种多载波传输技术，其主要优势在于是他对抗频率选择性衰落或窄带干扰的能力非常强。

在一个单载波系统中，一次衰落或者干扰可能导致整个链路失效，但在一个多载波系统中，某一时刻只会有少部分子信道受到深衰落的影响。

OFDM技术把高速率数据流通过串／并转换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所带
来的ISI。

同时传统的频分多路传输方法是将频带分为若干个不相交的子频带来并行传输数据流，各个子信道之间要保留足够的保护频带。

而OFDM系统由于各个子载波之间存在正交性，允许子信道的频谱相互重叠，因此与常规的频分复用系统相比，OFDM系统可以最大限度地利用频谱资源。

OFDM的这些优点在宽带无线通信中将更加突出。

IEEE802.16a物理层的协议主要是关于频率带宽、调制模式、纠错技术以及发射机同接收机之间的同步、数据传输率和时分复用结构等方面。

IEEE802.16a标准规定的是2～11GHz频段的物理层规范。

3.1 WirelessMAN－OFDM参数
这些参数是标准中规定的，根据规定的参数可以进行如编码、同步、信道估计等各种仿真（见表1）。

其信号的基本流程如图1所示。

3.2 WirelessMAN－OFDM帧结构
WirelessMAN－OFDM系统的双工方式为2种：频分双工（FDD）和时分双工（TDD）如图2，图3所示。

FDD方式是将上行链路子帧和下行链路子帧分别放在两种不同频率上进行发送，可以同时发送；而TDD方式是将上行链路子帧和下行链路子帧用相同的频率在不同时刻进行发送，所以上行链路子帧和下行链路子帧之间必须有一个保护间隔应大于5μs，以确保有充足的时间完成发送和接收过程的切换。

DL为下行链路；UL为上行链路；FCH为帧控制头；Preamble为前导符号；TTG为发送／接收切换保护间隔；RTG为接收／发送切换保护间隔。

IEEE802.16a标准是针对无线城域网接入方式而提出的一种新的空中接口标准。

这一标准采用了OFDM技术，大大改进了非视距性，增加了传输距离，降低了运营成本。

将极大地推动新一代宽带无线接入技术的快速发展。

［1］IEEE Std 802.16a－2003.
［2］尹长川，罗涛，乐光新.多载波宽带无线通信技术［M］.北京：北京邮电大
学出版社，2004.
［3］张永.OFDM传输技术在无线城域网的应用［M］.济南通信公司章立分公司数据中心，2004.
潘志文男，1971年出生，副教授。

【相关文献】
［1］IEEE Std 802.16a－2003.
［2］尹长川，罗涛，乐光新.多载波宽带无线通信技术［M］.北京：北京邮电大学出版社，2004. ［3］张永.OFDM传输技术在无线城域网的应用［M］.济南通信公司章立分公司数据中心，2004. Introduction of IEEE802.16aPhysical Layer Based on OFDM。