在實(shí)施 802.16 標準 RF 時(shí)的選用條件

IEEE 802.16 標準旨在為廣大客戶(hù)實(shí)現低成本、高帶寬的無(wú)線(xiàn)寬帶接入。該標準能夠以大大低于有線(xiàn)寬帶服務(wù)的成本及時(shí)間在市場(chǎng)中快速實(shí)施。目前，針對便攜式戶(hù)外應用的 802.16d 修訂版已經(jīng)獲得批準，并且符合該標準的設備已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)階段，預計將于 2006上市。移動(dòng)系統標準 802.16e 也正待定稿，有望在未來(lái)幾個(gè)月完成，相關(guān)系統預計將于 2007 年上市。

802.16 標準的應用目標是在 30 英里以上的距離提供 1.5～70Mbps 的數據速率，其速率會(huì )隨著(zhù)距離增加而降低。此外，其還可以擴展 802.11 LAN 標準的覆蓋范圍，并支持比 3G 數據業(yè)務(wù)更高的數據速率。802.16 MAN 技術(shù)的預期應用包括農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 )。該標準還可能會(huì )對移動(dòng)通信產(chǎn)生影響，進(jìn)一步加強無(wú)線(xiàn)數據、語(yǔ)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(wèn)題，一個(gè)名為 WiMAX 論壇的行業(yè)協(xié)會(huì )應運而生。即便如此，考慮到成功的 RF 部署可能因地區與應用的不同而各異，OEM 廠(chǎng)商仍然需要細心權衡來(lái)為其射頻 (RF) 子系統選用適當的組件解決方案和架構。OEM 廠(chǎng)商應當尋找當前能夠實(shí)現多功能配置的 RF 芯片組，然后在未來(lái)進(jìn)行更高程度的集成，從而根據未來(lái)市場(chǎng)的不同需求定制產(chǎn)品。

頻譜選擇

根據媒體接入控制 (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) 頻帶的規范。

LOS 發(fā)射器需要具備至接收機的無(wú)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(xiàn)調節有依賴(lài)性。NLOS 系統采用擴頻傳輸，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(lái)自 NLOS 頻帶）： 2.5GHz 及 3.5GHz 許可限制頻帶以及 5.8GHz 無(wú)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造成的影響（多通道），系統采用基于 256 FFT（快速傅立葉變換）的 OFDM（正交頻分復用）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 數量可變（128～2048 個(gè)，256 除外）的 OFDMA（正交頻分復用多址訪(fǎng)問(wèn)）是移動(dòng)應用的首選，能夠實(shí)現快速帶寬修改。事實(shí)上，OFDM 技術(shù)已經(jīng)被 802.11 等標準的應用所采用，而且正在納入未來(lái)4G網(wǎng)絡(luò )的應用考慮范圍。

有許可限制與無(wú)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(guò)，由于從政府部門(mén)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(cháng)久，因此這種優(yōu)勢可謂理所應當。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(hù)，從而減少潛在的商業(yè)風(fēng)險。

而無(wú)許可限制的頻帶不存在購置成本，從而可以實(shí)現更迅速的部署且允許更多服務(wù)供應商提供寬帶服務(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(lái)自其他網(wǎng)絡(luò )的干擾可能會(huì )降低信號質(zhì)量，從而限制 QoS 保證。不過(guò)，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)射信號制定規則，以使多個(gè)用戶(hù)能夠共享相同的頻率。這樣能夠實(shí)現一定的 QoS 保證。

似乎服務(wù)供應商更傾向于在繁榮的大城市采用許可頻帶。而無(wú)許可頻帶更有可能用于農村地區和發(fā)展中國家，因為這里廣播干擾的風(fēng)險較低。

架構的復雜性

在很大程度上，RF 收發(fā)器架構設計依賴(lài)所選擇的雙工模式。而其選擇取決于可用的帶寬、所支持的數據速率，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，因為可以重復利用本地振蕩器等頻率發(fā)生功能，從而節省組件、成本并縮小空間。由于接收機工作時(shí)發(fā)射器關(guān)閉，因此不存在本地干擾，從而簡(jiǎn)化高電平組件的集成。另一方面，在無(wú)線(xiàn)電廣播進(jìn)行模式切換時(shí)，開(kāi)銷(xiāo)會(huì )消耗帶寬，從而降低總體吞吐能力，并最終減少所支持用戶(hù)的數量。

頻分雙工 (FDD) 可用于收發(fā)器基站與客戶(hù)端設備，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。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(guò)程。不過(guò)，這種雙工模式能夠以更高的吞吐能力支持更多用戶(hù)。

如果采用半頻分雙工，發(fā)射器及接收機可以在獨立的頻率下工作，但是在給定時(shí)間內只能進(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(jiǎn)化 RF 組件集成。在設備大部分時(shí)間處于接收模式的 CPE 應用中，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(wú)論 BTS 采用哪種雙工模式，設備設計人員都必須確保 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

設計 802.16 RF 的 OEM 廠(chǎng)商必須選擇一整套 RF 芯片組來(lái)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配置文件的給定 RF 屏蔽要求。面對這些要求以及開(kāi)放的 802.16 應用環(huán)境，開(kāi)發(fā)人員在選擇 RF 組件時(shí)應注重靈活性。

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 芯片組使設備廠(chǎng)商能夠提高設計性能水平。超外差轉換架構可以實(shí)現更好的阻斷信號 (blocker signal) 濾波，從而實(shí)現能夠擴展更高數據速率支持能力的抗干擾性。

隨著(zhù)兼容 802.16e 標準的移動(dòng)系統開(kāi)始投入開(kāi)發(fā)，最終會(huì )需要更高程度的功能集成。在領(lǐng)先的工藝技術(shù)、生產(chǎn)能力及系統專(zhuān)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(huì )在未來(lái)打造出能夠優(yōu)化成本、功率以及空間的解決方案。