IEEE 802.16b PHY（Physical Layer）研究小組在不同的接入方式（OFDM/OFDMA）下，分別為系統(tǒng)選擇了幾種不同點(diǎn)數(shù)的FFT,現(xiàn)在公認(rèn)的觀點(diǎn)是這種選擇還可以改進(jìn)。物理層基于OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiple）調(diào)制，支持TDMA和OFDMA（OFDM ACCESS）。

OFDM是一種多載波傳輸技術(shù)，N個(gè)子載波把整個(gè)信道分割成N個(gè)子信道，N個(gè)子信道并行傳輸信息。OFDM系統(tǒng)有許多非常引人注目的優(yōu)點(diǎn)。第一，OFDM具有非常高的頻譜利用率。普通的FDM系統(tǒng)為了分離開各子信道的信號(hào)，需要在相鄰的信道間設(shè)置一定的保護(hù)間隔（頻帶），以便接收端能用帶通濾波器分離出相應(yīng)子信道的信號(hào)，造成了頻譜資源的浪費(fèi)。OFDM系統(tǒng)各子信道間不但沒有保護(hù)頻帶，而且相鄰信道間信號(hào)的頻譜的主瓣還相互重疊但各子信道信號(hào)的頻譜在頻域上是相互正交的，各子載波在時(shí)域上是正交的，OFDM系統(tǒng)的各子信道信號(hào)的分離（解調(diào)）是靠這種正交性來完成的。另外，OFDM的個(gè)子信道上還可以采用多進(jìn)制調(diào)制（如頻譜效率很高的QAM），進(jìn)一步提高了OFDM系統(tǒng)的頻譜效率。第二，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。當(dāng)子信道上采用QAM或MPSK調(diào)制方式時(shí)，調(diào)制過程可以用IFFT完成，解調(diào)過程可以用FFT完成，既不用多組振蕩源，又不用帶通濾波器組分離信號(hào)。第三，抗多徑干擾能力強(qiáng)，抗衰落能力強(qiáng)。由于一般的OFDM系統(tǒng)均采用循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP）方式，使得它在一定條件下可以完全消除信號(hào)的多徑傳播造成的碼間干擾，完全消除多徑傳播對(duì)載波間正交性的破壞，因此OFDM系統(tǒng)具有很好的抗多徑干擾能力。OFDM的子載波把整個(gè)信道劃分成許多窄信道，盡管整個(gè)信道是有可能是極不平坦的衰落信道，但在各子信道上的衰落卻是近似平坦的，這使得OFDM系統(tǒng)子信道的均衡特別簡(jiǎn)單，往往只需一個(gè)抽頭的均衡器即可。

載波間的頻率間隔由FWA（固定無線接入）系統(tǒng)所用信道的多徑特性決定。由于信道的傳播特性依賴于區(qū)域的地形和小區(qū)半徑，因此為了提高系統(tǒng)性能應(yīng)增加載波的數(shù)量和FFT的點(diǎn)數(shù)，或者減小帶寬。保護(hù)間隔的大小在1/32――1/4的FFT間隔持續(xù)時(shí)間里是可調(diào)的。

本文探討的是OFDM模式下使用2048點(diǎn)FFT的優(yōu)越性及其對(duì)802.16b系統(tǒng)的益處。

一、支持的FFT和保護(hù)間隔的長(zhǎng)度

上行和下行鏈路都可以使用不同的FFT長(zhǎng)度。使用不同的FFT長(zhǎng)度可以有效控制多徑衰落和信道信號(hào)變化速率。長(zhǎng)的FFT可以用來避免多徑信道中的長(zhǎng)時(shí)延，短的FFT可以用于傳播路徑較少的近距系統(tǒng)。多徑信道吞吐量的減少由保護(hù)間隔大小決定，以下表格就概括了在幾種不同信道帶寬下不同F(xiàn)FT長(zhǎng)度下的保護(hù)間隔持續(xù)時(shí)間。

另一個(gè)采用大長(zhǎng)度FFT的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射信號(hào)可以獲得更好的頻譜形狀。使用2048點(diǎn)FFT損耗將比64點(diǎn)FFT低15dB,這將使得多系統(tǒng)可以更好地共存。

二、功率集中和自適應(yīng)功率控制
OFDMA在下行和上行鏈路都有很多優(yōu)勢(shì)。除了符號(hào)長(zhǎng)度大外，最大的優(yōu)勢(shì)是使功率集中成為可能。功率集中通過僅給已分配的子信道發(fā)送功率來實(shí)現(xiàn)。因此，用戶能量只在選定的載波上傳輸而不是在所有載波上。通過這個(gè)技術(shù)用戶和基站可以控制不同子信道的能量大小。

基站同樣可以控制不同子信道中的功率，并且獲得多達(dá)6dB的增益。這種技術(shù)被成為前向功率控制，它被用來調(diào)整下行鏈路中的用戶功率。

功率集中有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1） 覆蓋性能更好

（2） 對(duì)大的小區(qū)提供更大的自動(dòng)功率控制范圍

（3） 提供優(yōu)越的重用因子

（4） 信道可用性更高

（5） 可使用更簡(jiǎn)單、更廉價(jià)的功放

（6） 傳送的信號(hào)獲得更佳的信噪比（SNR）

（7） 系統(tǒng)的有效覆蓋更廣，相同等效全向輻射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power）下具有更優(yōu)越的覆蓋。

三、抗干擾性能優(yōu)越

如使用以下參數(shù)來計(jì)算系統(tǒng)的半徑：

（1）20MHz信道帶寬

（2）16QAM調(diào)制

（3）一個(gè)子信道傳輸

（4）接收器NF=4dB

（5）功率發(fā)射30 dBm

（6）在SS中使用30°天線，基站使用60°天線

（7）簡(jiǎn)單的傳播方式的直射傳播LOS（Line－of－sight）和非直射傳播NLOS（non－LOS）。

使用參考文獻(xiàn)[2]中的信道模式，在郊區(qū)獲得以下的結(jié)果（參考文獻(xiàn)[3]），在市區(qū)可能會(huì)壞一些。

64 OFDM:～2.5Km for LOS, ～300m for NLOS

2k OFDM: ～ 14.5Km for LOS, ～715m for NLOS

可見 OFDMA系統(tǒng)具有極大的優(yōu)勢(shì)。

四、共存

共存問題僅限于討論OFDMA比已應(yīng)用的常規(guī)技術(shù)的優(yōu)越之處，諸如DFS技術(shù)之類的問題由于在FFT中較常見本文不予詳述。

1.減少已存在的干擾

在城域網(wǎng)環(huán)境中的干擾可歸納為

（1）窄帶干擾

（2）部分頻帶干擾

（3）脈沖干擾

（4）其他在運(yùn)行系統(tǒng)的干擾和IEEE 802.11a，HiperLAN2共存干擾。

2.窄帶干擾

窄帶干擾可以用下幾種方式來抑制：

（1）對(duì)符號(hào)使用時(shí)間成形再進(jìn)行均衡（用越多點(diǎn)數(shù)的FFT，獲得的符號(hào)波形越佳）。

（2）使用干擾檢測(cè)和智能電子耦合控制（ECC，Electron Coupling Control），可以去除壞碼。在任何情況下，特別是在OFDMA中，與使用小點(diǎn)數(shù)的FFT相比，使用大點(diǎn)數(shù)的FFT可以有效的抑制對(duì)基站的干擾（歸功于FFT濾波），并且使更少的載波受到損壞。

3.部分頻帶干擾

壞碼檢測(cè)使用智能ECC來去除壞碼，從而能夠抑制部分頻帶干擾。2k 模式的OFDMA可以對(duì)寬帶干擾或802.11a，HiperLAN2干擾獲得15dB的處理增益。

4.脈沖干擾

使用時(shí)域數(shù)據(jù)交錯(cuò)可限制短時(shí)干擾。子信道時(shí)間交錯(cuò)、短分組長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的時(shí)域交錯(cuò)和更佳的多路統(tǒng)計(jì)復(fù)用性能。

5.其他系統(tǒng)的干擾及其和IEEE 802.11a，HiperLAN2共存

當(dāng)使用大點(diǎn)數(shù)的FFT時(shí)802.16b PHY和IEEE802.11a、HiperLAN2共存是最佳的。當(dāng)使用大點(diǎn)數(shù)FFT，載波帶寬大約有10kHz（而64點(diǎn)FFT需300KHz以上），這個(gè)帶寬差值使我們獲得15dB的處理增益，而且，F(xiàn)FT濾波器至少可以使所有干擾都減少13dB，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)工作在相同的發(fā)射功率時(shí)考慮所有上述情況。

6.其它的抗干擾和系統(tǒng)共存方法

有很多的方法可以使兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行而互不干擾：

使用定向天線

使用自適應(yīng)陣列與無人操縱技術(shù)

上述都是基于天線的技術(shù)，它們可以去除或抑制干擾。

五、結(jié)論

本文舉例試圖證明OFDMA改善了802.16b的系統(tǒng)性能。隨著802.16寬帶無線接入城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，可以預(yù)見OFDMA在不久的將來會(huì)有非常廣闊的應(yīng)用前景。