移动WiMAX 802.16 Wave2的技术特点

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 与Wave1，WiMAXForum®标准比较，Wave2 Radio Conformance Test标准在移动WiMAX™的系统特性上有些新的规格，因此需要一些新的测试能力。而测试Wave 2 Profiles功能，对于成功建置移动WiMAX的服务至关重要，随着移动WiMAX技术在全球的快速普及，量测仪器具备该测试功能已刻不容缓。
DL/ULAMC2x3区带(zone)
802.16标准支持不同类型的适应性调变与编码(AdaptiveModulationandCoding, AMC)区带，Wave 2的符合性测试是以2 bins x 3 symbols的砖块式结构来测试AMC区带。
IO-MIMO的特性
1.双天线的矩阵A：时空编码(space-timecoding,STC)(DL-PUSC)
STC会以稍微不同的编码方式，传送每一个符号码(symbol)的数据两次，让接收器有两次机会可以接收数据。如图1右上角的方程式所示，如果接收器具有信道(h0和h1)的相关讯息，就可以解出传送过来的符号码s0和s1。通道是依据导频(pilot)量测结果所估测出来的。
矩阵A是一种分集(diversity)技术，可以提升接收器的接收能力，因此能带来更大的涵盖范围以及更高的有效数据传输率，但无法提升数据的传送速率。在标准中，数据速率以Rate1称之。讯框(frame)中的前导信息码(preamble)和第一个DL-PUSC区带不可以是STC，因为它包含所有客户端都需要接收的基本FCH和MAP信息，且这些只能从天线0发射出去。第二个DL-PUSC区带可以专门做为STC区带用，且这个区带会以合适的编码方式，从两支天线发射出去。

图1：矩阵A(STC)的示意图

2.双天线的矩阵B：垂直编码(2x2MIMO)(DL-PUSC)
Wave2的另一种MIMO是采垂直编码方式的矩阵B。垂直编码指的是发射器会取一组资料(称为“层”)，将它分给多支天线同时发射，只要有两支发射天线，就可以将数据速率加倍。
如同矩阵A一样，只要有信道的相关讯息，就可以解出信号，信道也是通过量测导频信号估测出来的。第一个DL-PUSC区带不能是矩阵B，且前导信息码和第一个DL-PUSC区带只能从天线0发射出去，但矩阵B的区带则可以从两支天线发射出去。安捷伦89600S向量信号分析仪是唯一可以做到准确相位同调的WMAXMIMO分析仪，进行双通道分析。

图2：利用安捷伦89600S向量信号分析仪测试WiMAXMatrixB下传信号。左上为天线0所发射的时域信号，左下为天线1
以一个2x2的MIMO系统为例，每一对天线之间共有4个衰减通道，在图3中以hxx表示，每一个信道模型(channelmodel)都含有多条衰减路径。
WiMAXForum已针对移动WiMAX发展出特定的信道MIMO模型，包含ITU行人B或车辆A的信道模型，并加入适用于每条路径(tap)的空间关联矩阵。安捷伦N7615BSignalStudio支持Wave 2 System Profile的信号产生需求所加入的新功能包括：下链传输的Matrix A和Matrix B信号、在波形中嵌入MIMO衰落特性、上链传输的Collaborative MIMO、产生HARQ丛发信号、以及上链传输的Sounding Zone等。

图3：矩阵B(2x2MIMO)的示意图

2.两个用户台(SS)共享的空间多任务技术－每个都有一支发射天线(UL-PUSC)
进行上链传输时，共享的空间多任务(collaborativespatialmultiplexing)技术可以让两个用户台在同一个子信道上传送数据，以提高上链信道的数据传输率。虽然每个用户台只有使用单支发射天线，但有效性就如同单一装置上有两支发射天线一样。
每个用户台都会以含独特导频信号的不同型态进行发射，如图4的右边所示。
每个用户台和基地台(BS)之间可以使用不同的信道模型，例如，一个用户台可能以行人的速度移动，而另一个用户台则是以车辆的速度移动。

图4：共享的空间多任务技术

IO-BF(波束成形)的特性
1.含专属导频信号的DL-PUSC和AMC2x3
一般而言，基地台会对所有属于它正在使用之通讯区段内的导频信号进行调变，而不管那些子通道是否已分配给丛发数据使用，且用户台会使用下链传输中的所有导频信号进行信道估测。然而，使用波束成形(beamforming)技术时，只会针对特定的用户台，将一群子信道中的导频信号加以波束处理，因此，用户台能够专注在对的导频信号上是极为重要的。在专属的导频信号模式中，基地台只会对被分配到的子信道中的导频信号进行调变，而用户台也只会使用所分配到的特定导频信号，进行信道估测。
2.不使用子信道轮替功能的UL-PUSC
子通道轮替(sub-channelrotation)是WiMAX上链传输在大部分上链区带（除了AMC&ranging/快速响应/ACK区带以外）的正常运作模式之一。在每个时槽的期间内（例如UL-PUSC为每三个符号码），会将子通道重新编号，以便将不同的实体子信道分派给特定的逻辑子信道使用，这部分详述于802.16标准的8.4.6.2.6小段。由于数据在不同时间是以不同频率进行传送的，因此可以提升对信号衰减或干扰的免疫力。在波束成形的过程中，基地台会依据与用户台之间的信道状况信息，按照不同的权重，透过不同的天线将信号导向特定的用户台。如果发射频率会不断随子信道轮替而改变，将会很难做到，因为通道也会不断地改变，因此，使用波束成形技术时，最好关闭子信道轮替功能。
3.上链传输的试探区带(TypeA)
进行上链传输试探时，会在上链通道中分配一个特殊的试探区带(soundingzone)，它会占用所有的子通道，长度为一个或多个符号码的传输时间。基地台可以命令用户台使用所分配到的这个区带来发射一个试探信号，此信号是基地台已知的数据序列。基地台会由此试探信号量测信道的频率响应，并利用这项信息来决定该使用哪一种波束成形才合适。试探的方式有两种：TypeA和TypeB，Type A使用的试探频带包含18个连续的次载波，Type B的频带则是依据指定的下链次载波排列法（如PUSC）来分配的。Wave 2中只要求支持Type A。
适用于WiMAX的安捷伦N7615BSignalStudio支持DL/ULAMC 2x3区带、矩阵A、矩阵B、上链PUSC区带的共享空间多任务、以及上面IO-BF的特性下列出之所有功能的测试需求。如需更详细的信息，请参阅N7615B的网页www.agilent.com/find/N7615B。而业界共享的向量分析软件安捷伦89601A，可支持WiMAX双通道MIMO分析、STC、AAS，以及支持动态自动配置，自动解译及显示FCH, DL-MAP, UL-MAP。提供最多分析图形及表格，帮助您迅速的除错与分析。
于10月中旬举办的WMAX插拔大会与会员大会，安捷伦也将展示WiMAX完整的测试方案:从研发、设计验证、生产测试、通信协议认证测试、互通测试，到网络布建，提供最完整测试解决方案。安捷伦功能强化的量测解决方案，可以用准确且合乎成本效益的方式来测试MIMO和其它Wave2的Profiles，并提供最新的工具，以满足工程师在移动WiMAX信号分析、信号产生，以及对终端产品功能测试上的需求。

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