3 LTE和WiMAX的技術(shù)特征
LTE和WiMAX都是基于全IP的技術(shù)標準，采用相同的分組核心網(wǎng)，這使得它們都能很好的支持VoIP業(yè)務(wù)產(chǎn)生的突發(fā)數據流量。同樣這兩種技術(shù)標準也都采用了OFDMA（正交頻分多址，Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技術(shù)。在OFDM系統中，子載波將相互正交，頻譜效率得到提升，同時(shí)有助于降低ISI（符號間干擾，Inter-Symbol Interference）和系統自適應均衡的復雜性，對頻率選擇性衰落和窄帶干擾也有較強的容忍度。在OFDMA系統中，時(shí)頻資源能夠得到周期性復用，使得系統性能最大化[7]。除了以上幾點(diǎn)外，還有一些重要特點(diǎn)如下[8]：
1) 子載波信道重分配：在頻譜分配上，一些子載波用于數據傳輸，一些子載波作為保護帶寬或導頻。數據和導頻被周期性地隨機分配在不同的子信道上，換句話(huà)說(shuō)就是跳頻，頻域上所有的信道都在跳變。這樣可以實(shí)現干擾平均化，減少系統糾錯，恢復系統性能[9]。將系統子載波分為多個(gè)組，每個(gè)小區只使用其中的一個(gè)或多個(gè)子載波組，這叫做PUSC（Partial Usage of Sub-Carriers），降低了本小區與鄰小區之間的干擾。另一種技術(shù)是FFR（部分頻率復用，Fractional Frequency Reuse），即用戶(hù)在小區覆蓋的中心區域時(shí)能夠使用到所有的頻點(diǎn)，而在兩個(gè)小區覆蓋的交界處，兩個(gè)小區的用戶(hù)分別使用不同的頻點(diǎn)，以此來(lái)降低小區間的干擾水平。
2) SOFDMA（可擴展OFDMA，Scalable OFDMA）：LTE和WiMAX（如WiMAX 1.0和WiMAX 2.0）都采用了SOFDMA技術(shù)。系統子載波數目隨著(zhù)系統帶寬的變化而變化，而子載波間的間隔始終是不變得，因此對移動(dòng)著(zhù)的用戶(hù)而言，多普勒效應對系統性能的影響是不變的.wiMAX 16e的系統帶寬可以在1.25MHz~28MHz間任意設定，LTE R8系統支持的系統帶寬可以為1.25， 2.5， 5， 10， 15， 20 MHz。
3) AMC (自適應調制編碼，Adaptive Modulation and Coding)：LTE和WiMAX都采用了AMC技術(shù)。由于低階調制方式相對于高階調制方式具有更強的魯棒性，系統可以根據用戶(hù)信道的質(zhì)量情況，及時(shí)調整調制方式。當信道質(zhì)量較好的時(shí)候，采用16QAM（相正交振幅調制，Quadrature Amplitude Modulation）或64QAM等高階調制方式，通過(guò)提高編碼效率提升系統傳輸速率。當信道質(zhì)量較差，即用戶(hù)信號信噪比較低時(shí)，采用QPSK（正交相移鍵控，Quadrature Phase Shift Keying）等魯棒性較強的低階調制，確保鏈路質(zhì)量即傳輸誤碼率保持在用戶(hù)或系統可以接受的范圍。另一方面，當采用16QAM調制方式的用戶(hù)的信號質(zhì)量得到改善時(shí)，系統可以將調制方式切換到64QAM這樣的高階調制方式，提高系統容量和傳輸效率。當AMC與OFDM技術(shù)相結合時(shí)，將會(huì )為系統帶來(lái)更大的增益，因為AMC更加適用于噪聲平均的寬帶信道[10].lTE和WiMAX標準的另一個(gè)特征是使用了HARQ（混合自動(dòng)重傳，Hybrid Automatic Repeat Request）技術(shù)，用于錯誤檢測和多天線(xiàn)系統，從而進(jìn)一步增強系統性能和數據速率。
4) 系統幀結構：由于WiMAX 1.0的幀長(cháng)為5ms，而LTE的子幀只有1ms，因此WiMAX 1.0相比LTE具有更長(cháng)的時(shí)延.wiMAX 2.0將一個(gè)5ms幀分成了8個(gè)子幀，每個(gè)子幀長(cháng)5/8ms，同時(shí)保留了5ms的幀結構用于和WiMAX 1.0系統兼容.wiMAX 2.0系統還定義了一個(gè)長(cháng)度為20ms的超幀，通過(guò)合并一般幀頭和控制比特，來(lái)減少系統幀頭的整體開(kāi)銷(xiāo).wiMAX 2.0系統的三層幀結構，有助于提升VoIP業(yè)務(wù)的QOS（服務(wù)質(zhì)量，Quality of Service）.lTE系統也采用了類(lèi)似的3層幀結構，其基本時(shí)隙長(cháng)度為0.5ms，子幀長(cháng)度為1ms，超幀長(cháng)度為10ms.lTE-A和WiMAX 2.0系統的幀結構如圖2所示。
圖2 幀結構：（a）WiMAX 2.0幀結構；（b）LTE-A幀結構
5) 載波聚合：為了達到IMT-A系統對峰值速率的要求，LTE-A和WiMAX 2.0系統通過(guò)增加傳輸帶寬的方式來(lái)提升系統所能支持的峰值速率，這兩中系統的信號最大帶寬分別達到了40MHz和100MHz。由于在現實(shí)中不可能直接找到一個(gè)具有如此大帶寬的頻帶，系統子載波必須分布在多個(gè)頻帶內，這就是所謂的多載波/載波聚合。任何一個(gè)信道的子載波可以在一個(gè)連續的頻帶內，也可以來(lái)自不同的頻帶。
6) 小區吞吐量：除了峰值速率外，IMT-A系統對小區邊緣吞吐量也有嚴格的要求。目前LTE-A和WiMAX 2.0系統已經(jīng)能夠輕松地達到這一要求[11] [12]。例如WiMAX 2.0系統在小區中心和小區邊緣的頻率效率能夠分別達到2.6 bit/s/Hz/sector和0.09 bit/s/Hz/sector，分別超過(guò)了IMT-A系統要求的2.2 bit/s/Hz/sector和0.06 bit/s/Hz/sector。
7) LTE-A和WiMAX 2.0還支持許多其他技術(shù)來(lái)提升傳輸速率[11] [13] [14] 。例如：
Femto（家庭基站），能夠以最大的數據速率提供住宅內部的移動(dòng)通信能力，提升小區吞吐量。
LTE-A系統中采用的8 × 8 MIMO（多入多出技術(shù)，Multiple-Input Multiple-Output）。
CoMP（協(xié)同多點(diǎn)傳輸，Coordinated Multiple Points）技術(shù)，多個(gè)基站可以協(xié)同參與為一個(gè)終端傳輸數據或者聯(lián)合接收一個(gè)終端發(fā)送的數據。尤其在小區覆蓋的邊緣區域，系統可將用戶(hù)置于幾個(gè)基站的同一頻率上，幾個(gè)基站同時(shí)為該用戶(hù)服務(wù)，降低小區間干擾，提升邊緣用戶(hù)的覆蓋性能和頻譜效率。
使用中繼點(diǎn)來(lái)延伸覆蓋，提高小區邊緣吞吐率。
LTE-A和WiMAX 2.0采用SON（自組織網(wǎng)絡(luò )，Self-Organizing Networks）技術(shù)組網(wǎng)，利于操作、維護費用的降低和系統性能的提升。
