無線寬帶接入技術論文

　　在無線數據通信系統中，寬帶無線接入獲得了廣泛的關注，對于寬帶無線接入技術的選擇將會影響未來通信市場的走向。下面小編給大家分享無線寬帶接入技術論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　無線寬帶接入技術論文篇一

　　無線寬帶接入技術淺析

　　摘要：在無線數據通信系統中，寬帶無線接入獲得了廣泛的關注，對于寬帶無線接入技術的選擇將會影響未來通信市場的走向。本文對比研究了WiMAX，wi-Fi，LTE三種無線接入技術遵循的標準和優缺點，對以上三種無線接入技術進行總體性的比較研究，并對未來無線寬帶接入技術的發展進行了展望。

　　關鍵詞：WiMAX;Wi-Fi;LTE

　　中圖分類號：TN929.53

　　1.引言

　　隨著移動通信技術的蓬勃發展，話音業務移動化，數據業務寬帶化已經成為了通信市場的發展趨勢;而電信網絡接入層也逐漸呈現出無線化和寬帶化的發展趨勢，移動通信競爭日趨激烈。寬帶無線接入技術(Broadband Wireless Access，BWA)是目前通信與信息技術領域發展最快的技術之一。它是以無線通信的方式在寬帶業務接口與寬帶業務用戶之間實現寬帶業務的接入，從而達到為用戶提供話音、視頻、數據及多媒體等高質量的應用服務的目的。隨著ITU和3GPP及3GPP2各大標準化組織對各現代無線通信技術規范的不斷完善，3G、WiMAX、Wi-Fi、LTE等各種無線寬帶接入技術在競爭中互相借鑒和學習，進而技術不斷完善，網絡安全性實用性不斷增強。市場上支持Wi-Fi、WiMAX的無線網絡終端日趨豐富，整個產業鏈已逐漸成熟。就目前而言，很明顯，寬帶無線接人技術已經到了百家爭鳴的時代。IEEE和3GPP及3GPP2等各大標準化組織正在進行著激烈的競爭。對于不同的市場需求及實際環境選擇相應的無線寬帶接入標準顯得尤為重要，因為選擇適合的標準將會在將來快速發展的無線市場中占有一席之地，進而改變整個無線通信市場的分布格局。而此時，對于無線寬帶接入技術標準的選擇就顯得尤為重要。本文主要研究了WiMAX，Wi-Fi，LTE三種無線接入技術(3GV-41技術已相當完善，本文不再贅述)遵循的標準及其優缺點，并對以上三種寬帶無線接入技術進行總體性的比較研究，從而描述出以上幾種技術在未來幾年內的發展趨勢。

　　2.線寬帶接入技術

　　2.1 Wi MAX

　　2.1.1 WiMAX概述

　　WiMAXt~(Worldwide Interoperability for Mi-cro-wave Access)即全球微波互聯接入。是一項基于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網技術。其技術標準分為：802.16d標準和802.16e標準。802.16d的初衷為統一固定無線接入的空中接口，該標準可以應用于2-11GHz非視距(NLOS)傳輸和10-66GHz視距(LOS)傳輸。相對于以上的兩種場景，802.16d用于固定和游牧應用場景;802.16e用于便攜和移動場景，同時支持固定場景。為解決無線寬帶接入“最后一公里”的問題1EEE于2003年1月29日正式通過802.16a規范，這是一種線纜和xDSL的無線擴展技術，因此也將WiMAX稱為無線DSL技術。在亞洲，目前xDSLt~是WiMAX在最后一公里接入市場主要的競爭對手。

　　2.1.2 WiMAX技術優勢

　　(1)覆蓋范圍：最大無線信號傳輸距離為50kin，只要少數基站建設就可覆蓋全城，在很大程度上擴展了無線網絡應用的范圍。

　　(2)接入速率：WiMAX采用MIMO-STC/MDC及可擴展的OFDMA技術，在20MHz的帶寬內所能提供的下行峰值速率可達63Mbps/扇區，上行速率也可達到28Mbps/扇區。

　　(3)作為一種無線城域網技術，它可以將Wi-Fi連接到互聯網;也可作為DSL等有線接入方式的無線擴展，實現最后一公里的寬帶接人。

　　2.1.3影響WjMAX技術未來發展的主要因素

　　(1)標準制定：在基站和基站間、基站和網絡側的協議IEEE802.16并沒有給出具體的技術標準，只給出了基站和移動臺之間的空中接口標準。在切換、尋呼和終端狀態管理(激活和休眠的轉換)等與蜂窩組網有關的方面，還不夠成熟，需要進一步完善。

　　(2)頻率問題：目前ETSI(國際MMDS)已經認可使用的頻率為3.4～3.8GHz，5.725～5.85GHz可作為免許可頻率使用。全球各國允許使用的頻率并集大致為2-11GHz，這就意味著當WiMAX與LTE使用相同頻率(2 GHz、3.4-3.6 GHz)時，其與LTE相比之下，穿透力差的缺點就會凸顯出來，使得無法與LTE競爭。

　　2.2 Wi-Fi

　　2.2.1概述

　　Wi-Fim(Wireless Fidelity)無線保真，IEEE802.11a和IEEE802.11b為目前可以使用的兩個標準規范。產業標準組織無線保真(Wireless Fidelity.Wi-Fi)聯盟主要負責WLAN的推廣和認證工作，因此WLAN技術通常又被稱之為Wi-Fi。WLANIal可使用的標準主要包括802.11b、802.11a和802.11g，詳細參數見表1。

　　目前Wi-Fi市場競爭也日趨激烈，除原有的Wi-Fi廠商(D-Link、思科、Intel等)在緊鑼密鼓的準備外，高通公司也將業務伸向了Wi-Fi領域，據報道北京時間2011年5月26日早間消息，高通周二晚宣布，該公司已完成31億美元收購Wi-Fi芯片廠商Atheros Communications的交易。

　　2.2.2 W._Fi技術優勢

　　Wi-Fi是由接入點(Access Point，AP)和無線網卡組成的無線局域網絡，由于可以不受布線條件的限制，可以方便的應用在小型網絡甚至大型網絡中，能提供有線網絡無法提供的漫游特性，方便用戶使用，由于起點低，大部分的電子設備，如電腦筆記本、手機等均支持Wi-Fi;由于大量設備廠商的涌入從而形成競爭，各廠商不得不降低成本，以便在市場中占有一定的價格優勢。據平安證券今年3月發布的調研報告指出，預計Wi-Fi建設將帶動250～300-億元的電信設備市場。

　　2.2.3影響wi Fi技術未來發展的主要因素

　　(1)可靠性：射頻干擾是造成Wi-Fi性能不穩定、覆蓋不好、經常掉線現象的主要原因。無線電波間存在相互影響的現象，特別是同頻段、同技術設備之間將存在明顯影響，如手機、電磁爐，甚至汽車啟動的電子設備等。

　　(2)數據傳輸速率有限：雖然Wi-Fi技術最高標稱數據傳輸速率可達11～54 Mbit/s，但系統開銷會使應用層速率降低50%左右。

　　(3)服務質量(Quality ofService，QoS)保障機制乏力：Wi-Fi雖然支持盡力而為(Best Effort)業務(WEB瀏覽、FTP下載、Email等)，但是語音通信、視頻傳輸等業務的QoS很難得到保障。

　　(4)覆蓋范圍：Wi-Fi實現規模覆蓋的最大的缺陷在于需要密集的有線傳輸資源。LTE/WiMAX

　　基站的覆蓋范圍比Wi-Fi AP覆蓋范圍大數十到上百倍。

　　(5)移動性：Wi-Fi技術自身并不支持移動I生，即便IEEE802.1 1s可能會對Wi-Fi MESH的移動性進行增強，最多也只能支持步行的移動速度。而LTE和WiMAX都支持120km/h以上的移動性，這是Wi-Fi所不能匹敵的。

　　2.3 LTE技術

　　2.3.1概述

　　長期演進嘲(LongTermEvolution，LTE)項目是3GPP提出的3G長期演進項目，采用OFDM[91和MIMOtlO-H怍為無線網絡演進的標準。LTE由于在頻，譜利用率、網絡性能、扁平化網絡結構等方面都具有較強的技術優勢，被全球多個運營商認可為下一代無線通信技術，也是B3G]4G移動通信系統的典型代表。LTE系統同時定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing,FDD)和時分雙工(Time Division Duplexing,TDD)兩種方式，兩種方式最直觀的不同就在于其幀結構的不同，下面就兩種雙工方式不同的幀結構做出相應的比較分析。

　　FDD-LTE技術：FDD-LTE上下行均采用簡單的等長時隙幀結構。LTE系統沿用了UMTS系統一直采用的10ms無線幀長度。一個無線幀包含10個子幀、20個時隙。FDD―LTE幀結構類型1(framestructure type 1，FSl)上下行采用完全相同的幀結構(見圖3)，可同時適用于全雙工FDD、半雙工

　　TDD-LTE技術：TDD-LTE幀結構類型2(framestructure type 2，FS2)是基于TD-SCDMA幀結構修改而成的，保存了’FD-SCDMA幀結構中的三個特殊時隙：下行導頻時隙(DwPTS)、保護間隔(GP)、上行導頻時隙(DpPTS)，同時采用了統一的1ms子幀長度。常規子幀結構包含了兩個0.5ms的時隙[12]，這點與FSl相同(見圖4)。該種幀結構適用于TDD模式。

　　TDD―LTE雙工方式的特點使得其具有如下優點：

　　頻率配置靈活，使用FDD-LTE系統不宜使用的零散頻段;可通過調整上下行時隙轉換點提高下行時隙比例，從而更好地支持非對稱業務;上下行信道具有一致性，基站的接受和發送可共用部分射頻單元，降低設備成本;接受數據時不需要收發隔離器(只需一個開關即可)，降低設備的復雜度;上下行信道具有互惠性，可更好的采用傳輸與處理技術，如RAKE接收、聯合傳輸、智能天線技術，從而降低移動終端的處理復雜度。

　　由于TDD-LTE在同一幀中傳輸上下行兩個鏈路，導致系統設計更加復雜，對設備要求較高，其不足之處也顯得格外明顯：由于保護間隔的使用降低了頻譜利用率，特別是提供廣覆蓋時使用長GP(保護間隔)時，頻譜利用率偏低;使用混合自動重傳請求技術(Hybrid Automatic Repeat―reQuest，HARQ)時，TDD-LTE使用的控制信令比FDD-LTE更復雜，且平均環回時間(Round-Trip Time，R3T)稍長于FDD-LTE的8ms長度;上下行信道占用同一頻段的不同時隙，為保證上下行幀的準確接收，整個通信系統對基站和終端設備的同步有很高的要求。

　　2.3.2 LTE技術優勢

　　針對WiMAX“低移動性寬帶IP接入”的定位以及適用于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術的Wi-Fi，LTE提出了相對應的性能指標，如相似的帶寬、數據傳輸速率、強調多媒體廣播和多播業務(Multimedia Broadband and Mukicast Service.MBMS)等。LTE與WiMAX和Wi-Fi相比具有以下技術優勢：

　　(1)數據速率：LTE增強了3G的空中接口技術，信號的覆蓋范圍大幅延伸。在20MHz的帶寬下，能夠達到下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率，頻譜利用率分別為5bps/Hz和2.5bps/Hz;Wi-Fi與WiMAX所能達到的最高速率僅為11 Mbit/s和75Mbit/s，且Wi-Fi采用的無線電信號易受到環境影響(如頻率干擾)。

　　(2)靈活性：LTE能夠支持1.25 MHz，2.5 MHz.5 MHz,10 MHz,15 MHz,20 MHz等多種系統帶寬。WiMAX支持15～20MHz幾種帶寬，而Wi-Fi解決的是無線局域網問題，僅適用于有因特網的地區，因而在系統部署上LTE更具靈活性。

　　(3)移動性：LTE能在350km/h的高速移動情況下達到良好的接收效果，WiMAX所能支持的最高移動速率只能達到120km/h，Wi-Fi則僅限于局域網的低速率移動。盡管LTE和WiMAX在原始數據速率方面基本相當，但除了規模更大外，WiMAX作為一種固定WAN支持更像Wi-Fi網絡(固定或低速移動場景下提供中高速無線接人)。

　　2.3.3應用前景

　　TDD雙工方式具有頻譜配置靈活、上下行信道互惠性等特點，能夠滿足下一代移動通信系統對帶寬的要求以及頻率分配零散化的趨勢，在未來的通信市場中具有較大的優勢。

　　縱觀移動通信的發展，每個新的技術的出現都是以數據傳輸速率的大幅提升、頻譜利用率的大幅提高作為標志的。很明顯，目前LTE系統的很多技術特征(數據傳輸速率、頻譜利用率等)已經接近于在給定帶寬下的理論極限。然而對后LTE時代(LTE-Advanced)，又對LTE-Advanced提出了新的速率要求――上行達到1Gbit/s(至少低移動性滿足，高移動性下達到100Mbit/s)，1Gbit/s的數據傳輸速率在100MHz或足夠多的連續帶寬下是可以獲得的，但面臨目前頻率資源困乏的局面，1Gbit/s的數據傳輸速率顯得尤為艱難。這就為LTE-Adva-nced提出了新的技術要求，目前國內外很多學者針對這一問題提出了一些新的解決技術如頻譜聚合解決頻率資源匱乏問題，使用協同MIMO方案及高階調制技術以提高總體頻譜效率等。

　　3.WiMAX、Wi-Fi、LTE技術對比

　　根據上述內容分別對WiMAX、Wi-Fi、LTE技術從各方面進行了詳細的分析和比較

　　4.結論

　　LTE可以提供廣覆蓋、高移動性和高數據傳輸速率;Wi-Fi可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數據傳輸速率;WiMAX可以提供城域覆蓋和高數據傳輸速率。Wi-Fi、WiMAX和LTE采用了不同的技術手段來解決不同的應用問題。由于移動通信環境的復雜性和多樣性，沒有那種技術可以在各個領域都保持絕對優勢，多種無線技術將長期共存，相互之間既是競爭又是互補，面對相同的客戶各技術之間存在競爭，面對不同的客戶又轉化為互補的關系;在局部會有部分融合，但要相互取代不太可能完成。在應用和需求上它們也有著顯著的差距，它們都將在越來越細化的市場中，找到自己適合的應用范圍和市場定位。

　　考慮到未來無線通信技術的發展，不但要根據各無線接入技術的優劣做出相應的選擇，還要結合以下方面做出整體性的部署。移動和寬帶就目前來看即將融合為移動寬帶無線(或寬帶移動無線)，那么原來分開考慮的兩個領域，現在必須整體思考;國家對頻率的如何發放會給通信市場帶來不同的分布格局;運營商的選擇將會直接影響某一項技術在未來的通信市場中的興衰;為促進民族產業的發展，通過管制政策及頻率分配方面鼓勵創新(如TD-SCDMA)的同時，還要兼顧民族產業與國際化的關系。

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