技術

WiMAX的固定版本（IEEE 802.16-2004）可使用2-11 GHz頻段向固定設備提供非視距（NLOS）傳輸。較高的頻率要求視距內的覆蓋范圍。固定WiMAX可在30英里的距離內，以高達75 Mbps的速度提供高吞吐率寬帶連接。它基于正交頻分多址（OFDM），使用多種導頻音，并支持從BPSK到64 QAM的調制范圍。WiMAX系統可以使用授權或非授權頻譜中從1至28 MHz、包含256個子載波（192個數據子載波）的多種帶寬。它可用于“最后一英里”寬帶連接、熱點和蜂窩回程，以及面向企業的高速企業連接等各種應用。

該標準的移動版本――IEEE 802.16e-2005是802.16-2004的擴展，用于2-6 GHz頻段（參見表格）中的移動應用。它可以將WiMAX技術構建到筆記本電腦和其他移動設備中。

表1. 802.16無線技術比較。

WiMAX論壇是業界領先的組織，幫助加快基于IEEE 802.16標準的寬帶無線網絡的部署。該論壇創建于2001年，通過驗證寬帶無線產品的一致性和互操作性來達到這個目的。可在三個WiMAX論壇指定的認證實驗室（WFDCL）中的任何一個實驗室中，通過經WiMAX論壇認證的測試和驗證程序進行認證。這些實驗室包括：西班牙的AT4無線實驗室、韓國的電信技術協會和中國的中國信息產業部電信研究院。

市場影響

WiMAX技術在全球的應用越來越廣泛。Dell’Oro集團的分析家預測，到2011年，移動WiMAX市場的年復合增長率將超過50％。全球正在如火如荼進行的移動WiMAX試運營和商業部署證明了這種飛速增長。歐洲、印度、波多黎各、俄羅斯、韓國和美國等國家和地區紛紛開通此類業務。此外，許多運營商正計劃部署類似的固定系統或努力使移動WiMAX設備通過認證。截止到2006年6月，超過200家運營商計劃部署WiMAX或已經部署試運營或商用系統（參見圖1）。

WiMAX能夠為“最后一英里”寬帶互聯網業務提供價格更低、更靈活的高性能解決方案，因此在全球得到廣泛部署。以典型的20-MHz通道帶寬部署情況為例。WiMAX產品在近距離可支持65 Mbps的下行鏈路數據速率，在9-10千米的距離上可支持16 Mbps的下行鏈路數據速率。充足的帶寬和傳輸范圍能夠支持幾百家企業用戶或數千個家庭用戶同時高速訪問三重播放應用（例如提供話音、數據和視頻業務的應用）。
一些分析家認為固定WiMAX注定將像數字用戶線（DSL）和電纜調制互聯網接入技術一樣得到廣泛使用，而另一些分析家則認為其真正的發展潛力在于移動通信。移動WiMAX?為當前的蜂窩運營商提供了另一種選擇，運營商可以使用它來補充城域網中的網絡，以提供具有完整特性的多媒體移動應用（包括音頻、數據和視頻）。新的運營商可以部署該技術，與蜂窩網絡進行比較。

當前的挑戰

盡管其得到市場越來越多的認可，但是許多不利因素仍使WiMAX系統設計面臨巨大挑戰，包括當前需要更大覆蓋范圍、更快數據速率和更低價格的用戶。802.16標準本身也存在問題，使得工程師在系統射頻要求和架構方面需要考慮許多不同的因素。WiMAX系統是按時分雙工（TDD）、頻分雙工（FDD）還是按半雙工FDD部署的？WiMAX系統是基于超外差式還是基于直接轉換式射頻架構？如果不能有效解決這些挑戰中的任何一個，都會妨礙WiMAX的應用，并直接關系到WiMAX產品的成功。現在面臨的其他部分工程問題還包括：

挑戰：嚴格的EVM要求

802.16標準規定，基于1%的包誤碼率，誤差矢量振幅（EVM）最高為-31 dB。雖然此誤碼率和嚴格的接收機噪聲系數（7 dB最大值）有助于WiMAX實現更大的覆蓋范圍，但必須滿足EVM目標也有許多問題。例如，這意味著所有的系統模塊都必須具有更好的線性特征，且相位噪聲必須遠遠優于802.11中的設計。相應地，苛刻的相位噪聲要求對合成器有影響，可能需要更長的穩定時間。

苛刻的EVM要求還對功率放大器（PA）有影響。在WiMAX系統中，PA必須提供更高的功率、具有更好的線性、能夠處理高峰均功率比（PAPR）――大約10 dB。但因此它們也會消耗更多的功率，而且效率更低。結果，我們必須付出相當大的努力來開發更高效、線性度更好的PA，特別是在功耗至關重要的移動應用中。

挑戰：接收機性能

802.16標準支持使用子信道，這意味著基站（BS）可以只通過部分數據子載波向指定用戶傳送信號，而不必使用全部192個數據子載波來進行傳送。在較少載波上使用相同大小的功率可以擴大系統的覆蓋范圍，但是由于子載波的間距更小，因此對相位噪聲和計時抖動的要求就更高。同樣，必須使用高性能合成器。

在移動WiMAX接收機設計中增添MIMO功能可能使設計更加復雜。在移動站（MS）中尋找足夠隔離兩個接收天線的空間非常困難，但對確保信號恢復至關重要。區分多個數據流與接受信號的需求對處理器提出了更高要求。

WiMAX系統依賴多路徑提供非視距（NLOS）覆蓋。系統中使用的接收機特別容易受到相位噪聲、計時抖動和頻率失配/同步的影響。鑒于標準對于相位噪聲和抖動的要求非常嚴格，這可能對系統提出嚴峻的挑戰。通過擴大覆蓋范圍和數據速率來提高接收機的性能，將會有效地解決這一問題。如果接收機的性能不足，那么WiMAX系統的覆蓋范圍和數據速率以及價格都將會受到影響。

解決方案

安捷倫科技公司現在已是WiMAX論壇?主要成員，在2004年11月，安捷倫向市場推出了首款基于WiMAX的解決方案。憑借其創新的技術、無與倫比的專業經驗和杰出的客戶支持能力，安捷倫迅速確立了自己在WiMAX領域中的領先地位。安捷倫擁有很高的市場認同度，并且對WiMAX領域中客戶所遇到的工程難題有很深入的了解。安捷倫將繼續為市場提供廣泛的解決方案。

安捷倫針對測試固定WiMAX和移動WiMAX的測量解決方案可涵蓋產品的整個生命周期，從研發、設計驗證和預先一致性到一致性測試和制造。這些最新的綜合解決方案為工程師們提供部署WiMAX設備、網絡和業務所需的可靠、可重復和一致的結果。

* 研發
無線連通性技術將繼續面對一系列正在發展中的標準。然而，產品開發不能總是等到標準確定下來后才著手開展。為了在這個過程中給予幫助，安捷倫提供一種完整的綜合研發設計和測試環境，包括仿真、表征和測量工具。例如，用于固定WiMAX和移動WiMAX的安捷倫高級設計系統（ADS）無線設計程序庫、89601A系列矢量信號分析（VSA）軟件、PSA系列高性能頻譜分析儀和E6651A移動WiMAX測試儀等，可對元件和系統性能進行分析，因而使WiMAX設計成為流線型設計（參見圖2）。

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圖2. Agilent 89601A VSA軟件可為固定WiMAX信號和移動WiMAX信號的評測和故障診斷提供全面的WiMAX調制分析。它能夠在從基帶至11 GHz乃至更高頻率上，以1.25至28 MHz的帶寬測量WiMAX設備的各種性能，并支持先進的WiMAX特性，例如子信道化。

* 設計驗證與預先一致性測試
在研發期間，工程師們必須確認他們的設計是否符合WiMAX標準。并且，為了保證基站和用戶服務站符合不同國家所制定的各種條例，必須對WiMAX接收機和發射機都進行測試。此時，WiMAX信號的生成、檢測、解調和故障診斷能力至關重要。用于802.16 WiMAX軟件的Agilent Signal Studio，支持工程師快速、輕松地配置在元器件和接收機的設計驗證和測試中符合固定和移動WiMAX的波形。Agilent ESG矢量信號發生器通過提供已校準的WiMAX測試信號來幫助簡化上述過程（參見圖3）。當用于ADS和VSA連接解決方案時，設計者有一個虛擬的原型解決方案。安捷倫PSA系列高性能頻譜分析儀也在這個過程中給予幫助，對復雜WiMAX信號進行測量和監視。此外，E6651A移動WiMAX測試儀、MXA頻譜分析儀和WiMAX設計檢驗測試系統也可幫助工程師驗證WiMAX設計。同時，這些工具還為設計和測試WiMAX部件、子系統和系統提供強有力的解決方案。

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圖3. Agilent ESG矢量信號發生器具有多種功能，可對幾乎所有現行和正在評審的空中接口標準（例如WiMAX）進行性能評測。與Signal Studio軟件連用，它還能提供預配置和用戶配置的WiMAX波形，開發商可在6 GHz頻率時激勵WiMAX元件。

* 一致性測試
一致性測試可保證與其他WiMAX設備的互操作性，并使當前用戶享受可靠的最終用戶體驗。安捷倫的WiMAX測試產品結合了最新的業界所需的測量，并構建到AT4無線MINT RCT系統中。MINT T2110包括根據WiMAX CS 103 001測試標準進行的基站和用戶站發射機和接收機測試案例。

安捷倫現在還可提供基于Agilent E6651A移動WiMAX測試儀的IEEE 802.16e 2005協議一致性測試（PCT）解決方案。利用具有PCT能力的Agilent E6651A移動WiMAX測試儀，設備開發商和測試部門能夠運行有效的協議測試方案，來驗證他們的實施是否符合WiMAX標準。

* 制造
開發WiMAX接收機和部件的工程師們需要信號生成和分析工具，以檢驗是否與尚在發展的WiMAX一致性測試要求相符合。帶有Signal Studio for WiMAX軟件的Agilent MXG矢量信號發生器能提供評測所需的基于標準的信號，而Agilent MXA信號分析儀則能使工程師對WiMAX信號進行分析。另一些產品如E6651A移動WiMAX測試儀和MXZ-1000 WiMAX制造測試系統也在這個過程中給予幫助。同時，這些解決方案為目前的工程師們提供用于設計和生產環境的完整而快速的WiMAX測試系統。

其他的一些安捷倫領先產品包括：

* MIMO/第2波測試支持
安捷倫測量解決方案中對WiMAX論壇第2波系統提供支持，能夠精確而又經濟高效地測試移動WiMAX產品中的多路輸入多路輸出（MIMO）和其他第2波功能。安捷倫測量解決方案中特定的第2波增強功能包括：
* 矢量信號分析（VSA）軟件和Signal Studio軟件――用于下行鏈路、上行鏈路協作式MIMO的矩陣A和矩陣B信號，以及創建HARQ猝發和上行鏈路測探區。請注意Signal Studio軟件還可提供對STC/MIMO的支持，并具有支持波束賦形的上行鏈路探測和在波形中嵌入MIMO衰減的特性。
* 移動WiMAX測試儀――新型交互通道標準和MIMO通道測量，可支持工程師直接通過Tx天線或在衰減之后表征發射信號。

* EXA信號分析儀
Agilent EXA可為那些不想影響速度、精度、應用范圍或先進連通性而又對預算較為敏感的工程師提供靈活、可擴展的信號分析（參見圖4）。作為業內最快的經濟型信號分析儀，它能夠使開發工程師和制造工程師經濟高效地對新設計進行故障診斷，增加制造吞吐量，或分析9 kHz至3.6、7.0、13.6和26.5 GHz頻率范圍內復雜的、隨時間變化的信號。

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圖4. Agilent EXA在一臺儀器中，無縫集成了多種基于標準的測量（例如：ACPR、信道功率、占用帶寬、頻譜發射模板、CCDF、觸發脈沖功率和雜散信號發射）和安捷倫業界領先的矢量信號分析（VSA）軟件。

結論

WiMAX正試圖使點到多點的寬帶網絡接入得以廣泛應用，并且該網絡沒有和配線選件相關的開銷和距離限制。對于這種新興技術和WiMAX應用的全面成功來說，物理層信號的生成、檢測、解調和故障診斷能力至關重要。作為WiMAX測試和測量的領先廠商，安捷倫科技將一如繼往地提供各種解決方案，來解決固定和移動WiMAX標準所帶來的獨特挑戰。安捷倫科技曾經向市場推出首款基于研發的WiMAX解決方案，現在安捷倫是WiMAX論壇的主要成員。其測量解決方案目前已用于WiMAX認證測試中。