IEEE 802.16b PHY（Physical Layer）研究小組在不同的接入方式（OFDM/OFDMA）下，分別為系統(tǒng)選擇了幾種不同點數(shù)的FFT,現(xiàn)在公認的觀點是這種選擇還可以改進。物理層基于OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiple）調(diào)制，支持TDMA和OFDMA（OFDM ACCESS）。

　　OFDM是一種多載波傳輸技術(shù)，N個子載波把整個信道分割成N個子信道，N個子信道并行傳輸信息。OFDM系統(tǒng)有許多非常引人注目的優(yōu)點。，OFDM具有非常高的頻譜利用率。普通的FDM系統(tǒng)為了分離開各子信道的信號，需要在相鄰的信道間設(shè)置一定的保護間隔（頻帶），以便接收端能用帶通濾波器分離出相應子信道的信號，造成了頻譜資源的浪費。OFDM系統(tǒng)各子信道間不但沒有保護頻帶，而且相鄰信道間信號的頻譜的主瓣還相互重疊但各子信道信號的頻譜在頻域上是相互正交的，各子載波在時域上是正交的，OFDM系統(tǒng)的各子信道信號的分離（解調(diào)）是靠這種正交性來完成的。另外，OFDM的個子信道上還可以采用多進制調(diào)制（如頻譜效率很高的QAM），進一步提高了OFDM系統(tǒng)的頻譜效率。第二，實現(xiàn)比較簡單。當子信道上采用QAM或MPSK調(diào)制方式時，調(diào)制過程可以用IFFT完成，解調(diào)過程可以用FFT完成，既不用多組振蕩源，又不用帶通濾波器組分離信號。第三，抗多徑干擾能力強，抗衰落能力強。由于一般的OFDM系統(tǒng)均采用循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP）方式，使得它在一定條件下可以完全消除信號的多徑傳播造成的碼間干擾，完全消除多徑傳播對載波間正交性的破壞，因此OFDM系統(tǒng)具有很好的抗多徑干擾能力。OFDM的子載波把整個信道劃分成許多窄信道，盡管整個信道是有可能是極不平坦的衰落信道，但在各子信道上的衰落卻是近似平坦的，這使得OFDM系統(tǒng)子信道的均衡特別簡單，往往只需一個抽頭的均衡器即可。

　　載波間的頻率間隔由FWA（固定無線接入）系統(tǒng)所用信道的多徑特性決定。由于信道的傳播特性依賴于區(qū)域的地形和小區(qū)半徑，因此為了提高系統(tǒng)性能應增加載波的數(shù)量和FFT的點數(shù)，或者減小帶寬。保護間隔的大小在1/32――1/4的FFT間隔持續(xù)時間里是可調(diào)的。

　　本文探討的是OFDM模式下使用2048點FFT的優(yōu)越性及其對802.16b系統(tǒng)的益處。

一、支持的FFT和保護間隔的長度   

　　上行和下行鏈路都可以使用不同的FFT長度。使用不同的FFT長度可以有效控制多徑衰落和信道信號變化速率。長的FFT可以用來避免多徑信道中的長時延，短的FFT可以用于傳播路徑較少的近距系統(tǒng)。多徑信道吞吐量的減少由保護間隔大小決定，以下表格就概括了在幾種不同信道帶寬下不同F(xiàn)FT長度下的保護間隔持續(xù)時間。

　　另一個采用大長度FFT的優(yōu)點是發(fā)射信號可以獲得更好的頻譜形狀。使用2048點FFT損耗將比64點FFT低15dB,這將使得多系統(tǒng)可以更好地共存。

二、功率集中和自適應功率控制
　　OFDMA在下行和上行鏈路都有很多優(yōu)勢。除了符號長度大外，的優(yōu)勢是使功率集中成為可能。功率集中通過僅給已分配的子信道發(fā)送功率來實現(xiàn)。因此，用戶能量只在選定的載波上傳輸而不是在所有載波上。通過這個技術(shù)用戶和基站可以控制不同子信道的能量大小。

　　基站同樣可以控制不同子信道中的功率，并且獲得多達6dB的增益。這種技術(shù)被成為前向功率控制，它被用來調(diào)整下行鏈路中的用戶功率。

　　功率集中有以下幾個優(yōu)勢：

　?。?） 覆蓋性能更好

　?。?） 對大的小區(qū)提供更大的自動功率控制范圍

　　（3） 提供優(yōu)越的重用因子

　?。?） 信道可用性更高

　?。?） 可使用更簡單、更廉價的功放

　?。?） 傳送的信號獲得更佳的信噪比（SNR）

　?。?） 系統(tǒng)的有效覆蓋更廣，相同等效全向輻射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power）下具有更優(yōu)越的覆蓋。

三、抗干擾性能優(yōu)越

　　如使用以下參數(shù)來計算系統(tǒng)的半徑：

　?。?）20MHz信道帶寬

　　（2）16QAM調(diào)制

　?。?）一個子信道傳輸

　?。?）接收器NF=4dB

　?。?）功率發(fā)射30 dBm

　　（6）在SS中使用30°天線，基站使用60°天線

　?。?）簡單的傳播方式的直射傳播LOS（Line－of－sight）和非直射傳播NLOS（non－LOS）。

　　使用參考文獻[2]中的信道模式，在郊區(qū)獲得以下的結(jié)果（參考文獻[3]），在市區(qū)可能會壞一些。

　　64 OFDM:～2.5Km for LOS, ～300m for NLOS

　　2k OFDM: ～ 14.5Km for LOS, ～715m for NLOS

　　可見 OFDMA系統(tǒng)具有極大的優(yōu)勢。

四、共存

　　共存問題僅限于討論OFDMA比已應用的常規(guī)技術(shù)的優(yōu)越之處，諸如DFS技術(shù)之類的問題由于在FFT中較常見本文不予詳述。

　　1.減少已存在的干擾

　　在城域網(wǎng)環(huán)境中的干擾可歸納為

　?。?）窄帶干擾

　?。?）部分頻帶干擾

　?。?）脈沖干擾

　?。?）其他在運行系統(tǒng)的干擾和IEEE 802.11a，HiperLAN2共存干擾。

　　2.窄帶干擾

　　窄帶干擾可以用下幾種方式來抑制：

　?。?）對符號使用時間成形再進行均衡（用越多點數(shù)的FFT，獲得的符號波形越佳）。

　　（2）使用干擾檢測和智能電子耦合控制（ECC，Electron Coupling Control），可以去除壞碼。在任何情況下，特別是在OFDMA中，與使用小點數(shù)的FFT相比，使用大點數(shù)的FFT可以有效的抑制對基站的干擾（歸功于FFT濾波），并且使更少的載波受到損壞。

　　3.部分頻帶干擾

　　壞碼檢測使用智能ECC來去除壞碼，從而能夠抑制部分頻帶干擾。2k 模式的OFDMA可以對寬帶干擾或802.11a，HiperLAN2干擾獲得15dB的處理增益。

　　4.脈沖干擾

　　使用時域數(shù)據(jù)交錯可限制短時干擾。子信道時間交錯、短分組長度實現(xiàn)了簡單的時域交錯和更佳的多路統(tǒng)計復用性能。

　　5.其他系統(tǒng)的干擾及其和IEEE 802.11a，HiperLAN2共存

　　當使用大點數(shù)的FFT時802.16b PHY和IEEE802.11a、HiperLAN2共存是的。當使用大點數(shù)FFT，載波帶寬大約有10kHz（而64點FFT需300KHz以上），這個帶寬差值使我們獲得15dB的處理增益，而且，F(xiàn)FT濾波器至少可以使所有干擾都減少13dB，當兩個系統(tǒng)工作在相同的發(fā)射功率時考慮所有上述情況。

　　6.其它的抗干擾和系統(tǒng)共存方法

　　有很多的方法可以使兩個系統(tǒng)同時運行而互不干擾：

　　使用定向天線

　　使用自適應陣列與無人操縱技術(shù)

　　上述都是基于天線的技術(shù)，它們可以去除或抑制干擾。

五、結(jié)論

　　本文舉例試圖證明OFDMA改善了802.16b的系統(tǒng)性能。隨著802.16寬帶無線接入城域網(wǎng)標準的制定，可以預見OFDMA在不久的將來會有非常廣闊的應用前景。 

參考文獻:

[1]. DFS datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/DFS_1872008.html.
[2]. 2k  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/2k+_2205217.html.