IEEE 802.16m寬帶無(wú)線技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言

　　經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，基于第三代移動(dòng)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)已在全球得到了廣泛應(yīng)用。隨著用戶需求的提高和業(yè)務(wù)的豐富，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比例不斷增加。在傳統(tǒng)蜂窩技術(shù)為提高系統(tǒng)容量和服務(wù)質(zhì)量，向?qū)拵Щl(fā)展的同時(shí)，一些傳統(tǒng)的無(wú)線寬帶接入技術(shù)也開始提供移動(dòng)能力的支持。移動(dòng)通信技術(shù)與寬帶接入技術(shù)的融合成為無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)?！　⌒碌男枨髱?lái)新的機(jī)遇，2004年第一個(gè)基于OFDMA+MIMO的移動(dòng)WiMAX技術(shù)的推出，給無(wú)線移動(dòng)通信市場(chǎng)打了一劑強(qiáng)心針，也打破了碼分多址（CDMA）技術(shù)一統(tǒng)移動(dòng)通信天下的局面。隨后，全球主要的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP和3GPP2，紛紛開始3G演進(jìn)型系統(tǒng)的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化，相繼推出了長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)和超移動(dòng)寬帶（UMB）技術(shù)。LTE從立項(xiàng)之初到標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，一直受到多方關(guān)注，它的出現(xiàn)也給WiMAX技術(shù)帶來(lái)了一定的壓力和挑戰(zhàn)。2006年年底IEEE-SA（美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）通過(guò)了802.16m立項(xiàng)申請(qǐng)。IEEE802.16m以802.16e為基礎(chǔ)，支持更大帶寬、更高階天線配置，提供兩倍于802.16e的頻譜效率。同時(shí)，802.16m以ITUIMT-.Advanced（也稱為4G）的需求為目標(biāo)性能需求，面向IMT-Advanced進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持對(duì)其他無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。　　在今后的數(shù)年，IEEE802.16m的標(biāo)準(zhǔn)成果將逐步被產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用到市場(chǎng)中。設(shè)備企業(yè)需要根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)設(shè)備，運(yùn)營(yíng)企業(yè)技術(shù)人員需要根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)部署商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，科研人員可以此為基礎(chǔ)研發(fā)新技術(shù)，這一切都需要對(duì)802.16m標(biāo)準(zhǔn)有深入理解。因而，在IEEE802.16m標(biāo)準(zhǔn)制定收尾之時(shí)，撰寫一本介紹IEEE802.16m技術(shù)原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書籍很有必要，也是正當(dāng)其時(shí)?！　”緯淖髡叽蠖紖⑴c了IEEE802.16m標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，在會(huì)議過(guò)程中也提交了大量文稿，較深入地參與了IEEE820.16m標(biāo)準(zhǔn)的制定，了解標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中技術(shù)方案的選擇過(guò)程。為了便于讀者理解IEEE802.16m標(biāo)準(zhǔn)的前因和后果，本書的作者將參會(huì)的體會(huì)和技術(shù)理解也融入到書中，盡可能詳細(xì)地介紹技術(shù)方案的甄選過(guò)程、各種解決方案的特點(diǎn)等。在書稿編寫過(guò)程中，作者盡可能地參考和引用會(huì)議文稿，以做到有據(jù)可依，也方便讀者查閱相關(guān)資料。此外，IEEE802.16m基于IEEE802.16e進(jìn)行增強(qiáng)，為了更好地體現(xiàn)IEEE802.16m的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，作者盡可能地采用與802.16e對(duì)比的方式編寫本書，以便讀者更好地理解?！　”緯髡鹿?jié)寫作分工如下：杜瀅編寫了第1章、第4章（除4.6節(jié)），第5.1、5.3、5.4、5.7和11.1節(jié)；李揚(yáng)編寫了第2章和第3章；第4.6節(jié)由龔賢衛(wèi)、許進(jìn)、徐前子編寫；第5.2、5.5、5.6、5.8節(jié)由方惠英、關(guān)艷峰、梁婷、劉錕、魯照華、朱登魁編寫。

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)闡述了IEEE 802.16m寬帶無(wú)線技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本書內(nèi)容包含IEEE 802.16m空中接口物理層傳輸技術(shù)、物理層系統(tǒng)設(shè)計(jì)、MAC子層設(shè)計(jì)、主要物理過(guò)程、多載波技術(shù)、增強(qiáng)多播廣播業(yè)務(wù)、定位業(yè)務(wù)、中繼技術(shù)、Femtocell、自組織技術(shù)?！　”緯晒氖乱苿?dòng)通信工作的研發(fā)人員、工程技術(shù)人員、運(yùn)營(yíng)管理人員閱讀(尤其適合IEEE 802.16、4G技術(shù)研究和開發(fā)人員使用)，也可供高等院校通信及相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第1章　背景及概述　　1.1　IEEE組織架構(gòu)和工作流程　　1.2　IEEE 802各工作組情況　　1.3　WiMAX論壇及技術(shù)現(xiàn)狀　　　1.3.1　固定WiMAX技術(shù)現(xiàn)狀　　　1.3.2　移動(dòng)WiMAX技術(shù)現(xiàn)狀　　1.4　IEEE 802.16及ITU-R標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展　　1.5　IEEE 802.16m主要技術(shù)特點(diǎn)和下一步工作　第2章　IEEE 802.16m需求　　2.1　基本需求　　2.2　功能性需求　　2.3　基本性能需求　　2.4　目標(biāo)性能需求　　2.5　系統(tǒng)部署　第3章　IEEE 802.16m系統(tǒng)架構(gòu)　　3.1　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　　3.2　IEEE 802.16m系統(tǒng)參考模型　　3.3　IEEE 802.16m空中接口協(xié)議結(jié)構(gòu)　　　3.3.1　AMS/ABS數(shù)據(jù)面處理　　　3.3.2　AMS/ABS控制面處理　　　3.3.3　多載波協(xié)議　第4章　物理層傳輸技術(shù)　　4.1　雙工方式　　　4.1.1　FDD　　　4.1.2　TDD　　　4.1.3　H-FDD　　4.2　多址接入技術(shù)的選擇　　　4.2.1　OFDMA　　　4.2.2　DFT-S-OFDMA　　　4.2.3　IFDMA　　　4.2.4　混合多址　　4.3　下行多天線技術(shù)及選擇　　　4.3.1　下行MIMO框架和數(shù)據(jù)處理　　　4.3.2　支持的多天線技術(shù)　　　4.3.3　空時(shí)編碼　　　4.3.4　循環(huán)延時(shí)/相位偏移分集　　　4.3.5　天線跳變(hopping)　　　4.3.6　天線選擇技術(shù)　　　4.3.7　空間復(fù)用　　　4.3.8　下行預(yù)編碼　　　4.3.9　波束賦形　　　4.3.10　多用戶MIMO　　　4.3.11　多天線技術(shù)自適應(yīng)　　　4.3.12　相關(guān)反饋信息的設(shè)計(jì)　　　4.3.13　多基站MIMO技術(shù)(網(wǎng)絡(luò)MIMO)　　4.4　上行多天線技術(shù)　　　4.4.1　上行MIMO框架和數(shù)據(jù)處理　　　4.4.2　支持的多天線技術(shù)　　　4.4.3　單用戶MIMO(SU-MIMO)　　　4.4.4　多用戶MIMO(MU-MIMO)　　　4.4.5　非自適應(yīng)MIMO　　　4.4.6　SU-MIMO和MU-MIMO的反饋和控制信道　　4.5　鏈路自適應(yīng)　　　4.5.1　下行鏈路自適應(yīng)　　　4.5.2　上行鏈路自適應(yīng)　　4.6　信道編碼　　　4.6.1　數(shù)據(jù)信道的信道編碼　　　4.6.2　控制信道的信道編碼　　　4.6.3　IR HARQ　　　4.6.4　星座圖重排　第5章　物理層系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　5.1　OFDMA參數(shù)設(shè)計(jì)　　　5.1.1　CP長(zhǎng)度設(shè)計(jì)　　　5.1.2　子載波帶寬設(shè)計(jì)　　5.2　幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　　5.2.1　基本幀結(jié)構(gòu)　　　5.2.2　支持16e的幀結(jié)構(gòu)(后向兼容)　　　5.2.3　共存的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　　5.2.4　多載波幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　5.3　下行物理結(jié)構(gòu)　　　5.3.1　物理和邏輯資源設(shè)計(jì)　　　5.3.2　信道化和資源映射　　　5.3.3　導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　　5.3.4　用于E-MBS的物理資源結(jié)構(gòu)　　5.4　上行物理結(jié)構(gòu)　　　5.4.1　物理和邏輯資源設(shè)計(jì)　　　5.4.2　信道化和資源映射　　　5.4.3　導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　　5.4.4　支持多載波的上行物理資源　　5.5　下行控制信道　　　5.5.1　下行控制信息分類　　　5.5.2　下行控制信道設(shè)計(jì)　　　5.5.3　下行控制信息映射　　5.6　上行控制信道　　　5.6.1　上行控制信息分類　　　5.6.2　上行控制信道設(shè)計(jì)　　　5.6.3　上行控制信息映射　　5.7　功率控制　　　5.7.1　下行功率控制　　　5.7.2　上行功率控制　　5.8　干擾消除技術(shù)　　　5.8.1　基于部分頻率重用　　　5.8.2　基于多天線技術(shù)　第6章　MAC子層　　6.1　MAC尋址　　　6.1.1　MAC地址　　　6.1.2　邏輯標(biāo)識(shí)符　　6.2　HARQ功能　　　6.2.1　HARQ反饋機(jī)制　　　6.2.2　下行HARQ　　　6.2.3　上行HARQ　　　6.2.4　HARQ和ARQ交互　　6.3　切換(Handover，HO)　　　6.3.1　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浍@取　　　6.3.2　切換處理　　　6.3.3　支持Femtocell的切換　　　6.3.4　支持WirelessMAN OFDMA參考系統(tǒng)的切換處理　　　6.3.5　Inter-RAT切換流程　　6.4　ARQ　　　6.4.1　ARQ機(jī)制　　　6.4.2　ARQ控制信息　　　6.4.3　ARQ反饋　　　6.4.4　ARQ塊　　6.5　功率管理　　　6.5.1　休眠模式　　　6.5.2　空閑模式　　6.6　安全　　　6.6.1　安全結(jié)構(gòu)　　　6.6.2　鑒權(quán)　　　6.6.3　密鑰管理協(xié)議　　　6.6.4　安全聯(lián)盟管理　　　6.6.5　加密方法　　　6.6.6　AMS私密性保護(hù)　　6.7　匯聚子層　　6.8　網(wǎng)絡(luò)接入過(guò)程　　6.9　連接管理　　　6.9.1　管理連接　　　6.9.2　傳輸連接　　　6.9.3　緊急服務(wù)流　　6.10　QoS　　　6.10.1　業(yè)務(wù)分類　　　6.10.2　自適應(yīng)輪詢和許可　　　6.10.3　業(yè)務(wù)調(diào)度　　6.11　MAC管理　　6.12　MAC PDU(消息及開銷設(shè)計(jì))　　　6.12.1　MAC Header格式　　　6.12.2　擴(kuò)展頭(Extended Header)格式　第7章　主要物理過(guò)程　　7.1　同步過(guò)程　　7.2　網(wǎng)絡(luò)捕獲過(guò)程　　7.3　隨機(jī)接入過(guò)程　　　7.3.1　異步AMS使用的測(cè)距信道　　　7.3.2　同步AMS使用的測(cè)距信道　　7.4　帶寬請(qǐng)求過(guò)程　　　7.4.1　與其他控制信道和數(shù)據(jù)信道的復(fù)用　　　7.4.2　物理層結(jié)構(gòu)　　　7.4.3　上行帶內(nèi)控制信令　　　7.4.4　上行控制信息到上行控制信道的匹配　第8章　多載波技術(shù)　　8.1　問(wèn)題提出和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　8.2　子載波不對(duì)齊問(wèn)題的處理　　8.3　多載波物理層操作　　　8.3.1　支持多載波的幀結(jié)構(gòu)　　　8.3.2　控制信道設(shè)計(jì)　　8.4　多載波MAC層操作　　　8.4.1　尋址　　　8.4.2　安全　　　8.4.3　網(wǎng)絡(luò)接入　第9章　增強(qiáng)多播廣播業(yè)務(wù)(E-MBS)　　9.1　概述　　9.2　E-MBS傳輸　　　9.2.1　宏分集傳輸　　　9.2.2　非宏分集傳輸　　9.3　E-MBS操作　　　9.3.1　E-MBS連接建立　　　9.3.2　連接狀態(tài)下的E-MBS操作　　　9.3.3　空閑狀態(tài)下的E-MBS操作　　9.4　E-MBS協(xié)議及功能　　　9.4.1　物理層　　　9.4.2　MAC層　第10章　定位業(yè)務(wù)技術(shù)　　10.1　定位能力的協(xié)商　　10.2　基本LBS能力　　　10.2.1　AAI_LBS-ADV消息的基本功能　　　10.2.2　定位的測(cè)量和報(bào)告　　　10.2.3　基于衛(wèi)星輔助的定位　　　10.2.4　LBS消息格式　　　10.2.5　增強(qiáng)LBS　第11章　其他技術(shù)　　11.1　中繼技術(shù)　　　11.1.1　概述　　　11.1.2　.16m與802.16j　　　11.1.3　MAC層功能　　　11.1.4　物理層功能　　11.2　Femtocell　　　11.2.1　Femto基站概述　　　11.2.2　Femto系統(tǒng)原理　　　11.2.3　Femto系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案　　　11.2.4　小結(jié)　　11.3　自組織技術(shù)　　　11.3.1　自組織網(wǎng)絡(luò)與Femto基站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃/頻率規(guī)劃問(wèn)題　　　11.3.2　自組織網(wǎng)絡(luò)與Femto基站系統(tǒng)的空口同步　　　11.3.3　Femto基站系統(tǒng)與宏基站網(wǎng)絡(luò)的空口同步　　　11.3.4　自組織網(wǎng)絡(luò)與Femto基站系統(tǒng)的干擾避免、消除問(wèn)題　　　11.3.5　自組織網(wǎng)絡(luò)與Femto基站的初始化、重初始化和退出網(wǎng)絡(luò)　縮略語(yǔ)　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

　　全球無(wú)線通信正呈現(xiàn)出移動(dòng)化、寬帶化和IP化的趨勢(shì)。傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信的陣營(yíng)中，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比例不斷增加，移動(dòng)通信在向提供無(wú)線高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方向演進(jìn)，移動(dòng)通信設(shè)備制造商也相應(yīng)地優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不斷提高數(shù)據(jù)傳輸速率。一些傳統(tǒng)的無(wú)線寬帶接入技術(shù)也開始提供移動(dòng)能力的支持。移動(dòng)通信技術(shù)和傳統(tǒng)寬帶接入技術(shù)之間的界線越來(lái)越模糊，移動(dòng)通信技術(shù)與寬帶接入技術(shù)的融合成為無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)?！　?004年第一個(gè)基于OFDMA+MIMO的移動(dòng)WiMAX技術(shù)的推出，給無(wú)線移動(dòng)通信市場(chǎng)打了一劑強(qiáng)心針。全球主要的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP和3GPP2，紛紛開始3G演進(jìn)型系統(tǒng)的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化，相繼推出了LTE技術(shù)和UMB技術(shù)。由于各種原因，UMB技術(shù)最終被3GPP2所放棄。LTE從立項(xiàng)之初到標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，一直受到多方關(guān)注，它的出現(xiàn)也給WiMAX技術(shù)帶來(lái)了一定的壓力和挑戰(zhàn)?！　×硪环矫孀鳛榈谝粋€(gè)基于OFDMA+MIMO的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其性能在某些方面可進(jìn)一步增強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)商在此方面有強(qiáng)烈的需求。此外，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）于2008年3月正式發(fā)出通函，征集IMT-Advanced（也稱為4G移動(dòng)無(wú)線技術(shù)）候選提案，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織根據(jù)ITU時(shí)間表積極準(zhǔn)備提案。ITU于2008年年底、2009年年初表示將征集IMT-Advanced候選技術(shù)?！　?006年12月IEEE.SA（美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）通過(guò)了IEEE802.1 6提交的16m立項(xiàng)申請(qǐng)，16m具體標(biāo)準(zhǔn)工作在IEEE802.1 6WG下設(shè)的TGM任務(wù)組中進(jìn)行，預(yù)計(jì)在2010年完成。16m以ITUIMT-Advanced的需求為目標(biāo)性能需求（Target Performance Requirement），面向IMT-Advanced進(jìn)行設(shè)計(jì)?！　?.1 IEEE組織架構(gòu)和工作流程　　美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）的前身AIEE（美國(guó)電氣工程師學(xué)會(huì)）和IRE（無(wú)線電工程師學(xué)會(huì)）成立于1884年。1963年1月1日AIEE和IRE正式合并為IEEE。自成立以來(lái)，IEEE一直致力于推動(dòng)電氣和電子技術(shù)在理論方面的發(fā)展和應(yīng)用方面的進(jìn)步。作為科技革新的催化劑，IEEE通過(guò)在廣泛領(lǐng)域的活動(dòng)規(guī)劃和服務(wù)支持其成員的需要。其主要工作范疇為電氣、電子和計(jì)算機(jī)及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域?！　EEE是一個(gè)非營(yíng)利性科技學(xué)會(huì)，擁有全球近175個(gè)國(guó)家36萬(wàn)多名會(huì)員。通過(guò)多元化的會(huì)員，該組織在太空、計(jì)算機(jī)、電信、生物醫(yī)學(xué)、電力及消費(fèi)性電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中都是主要的權(quán)威。在電氣及電子工程、計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)領(lǐng)域中，IEEE發(fā)表的文獻(xiàn)約占全球的30％。

編輯推薦

　　參考技術(shù)規(guī)范、報(bào)告、會(huì)議提案及紀(jì)要編寫，便于讀者查閱?！　∪谌胱髡邊?huì)體會(huì)，介紹技術(shù)方案甄選過(guò)程，便于讀者理解標(biāo)準(zhǔn)的前因后果?！　〔捎门c802.16e對(duì)比的方式編寫，更易理解。

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