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 IEEE802.16技术标准最新进展  发表于 2008-08-05 22:52:58 [您是本帖的第5256位阅读者]     [1楼] 
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1.背景和计划

2006年12月,IEEE-SA标准委员会通过了IEEE802.16WG提交的16m的立项申请,l6m的具体标准工作在IEEE802.16 WG下设的TGm任务组中进行。

IEEE802委员会之所以决定制定l6m标准,首先是因为目前16e标准在某些方面提供的能力有限,需要进一步增强。其次,是来自其他标准组织的压力和挑战:3GPP正在制定LTE标准,3GPP2已完成UMB标准的制定,两套标准也都使用0FDMA+MIM0技术;另外ITu将于2008年底、2009年初正式收集IMT—Advanced候选技术。802.16mPAR文件明确指出l6m应满足IMT—Advanced需求,并将作为最终向1TU提交的技术提案;与此同时,该标准将兼容现有802.16e,并满足NGMN需求。

16m标准制定过程中有三个重要的文档:需求文件SRD、评估文件EVM和系统描述文件SDD。为了更清晰地介绍l6m的内容,文章将结合16m中最重要的三个文档的进展情况和讨论重点介绍16m的进展情况。

图1为16m工作计划,可以看出整个时间表是围绕着这三个文档制定的。预计2008年第三季度完成SDD文挡,2008下半年向ITU提交IMT—Advanced候选技术,2009年下半年完成l6m正式标准。从目前工作进展来看,相对于原时间表,l6m的工作稍有滞后。

2.需求

16m需求文档已于2007年ll月形成basehne,主要包含后向兼容、时延、用户吞吐量、扇区吞吐量等需求。本节重点介绍16m的主要需求:

IEEE802.16技术标准最新进展

*应满足IMT—Advanced需求;

*后向兼容WiMAX forum Profile Release l.0(Revision l.4.O:2007—05—02)定义的802.16e;

*应支持TDDFDD(含HFDD)的双工方式;

*应支持MIM0,最低天线配置为:上行l×2、下行2×2;

*上下行链路应支持的峰值速率见表1。

类型 链路 天线配置 峰值速率(bit/s/Hz)
基准 下行链路 2×2 8.0
上行链路 1×2 2.8
目标 下行链路 4×4 15.0
上行链路 2×4 5.6

*时延要求包含数据传输时延(从数据在BS/MS端IP层可用到对MS/BS端IP层可用的传输时间)、状态转移时延和切换中断时间。其中上下行数据传输时延应小于lo nm;从空闲状态转移到激活状态的时延应小于l00 ms;同频切换中断时间应小于30 ms;异频切换最大终端时间应小于l00 ms。

*用户吞吐量:提高边缘用户和平均用户吞吐量。需求文件定义了相对于l6e的用户吞吐量和绝对吞吐量。16m系统提供的边缘用户和平均用户吞吐量应为l6e的两倍或更高,包含下行吞吐量和上行吞吐量;16m应提供的吞吐量见表2。

类型 下行(bit/s/Hz) 上行(bit/s/Hz)
平均用户吞吐量 0.26 0.13
边缘用户吞吐量 0.09 0.05

*扇区吞吐量:需求文件定义了相对于16e的扇区吞吐量和绝对吞吐量。16m系统提供的扇区吞吐量应为16e的两倍或更高,VoIP容量应为l6e的1.5倍或更高。16m提供的扇区吞吐量具体值为:下行单扇区吞吐量为2.6bit/s/Hz,上行单扇区吞吐量为1.3 bit/s/Hz,单扇区VoIP容量(激活用户)应大于30用户。

*应增强广播业务能力:对于0.5km站间距系统,频谱效率应高于4bit/s/Hz;对于1.5km站间距系统,频谱效率应高于2 bit/s/Hz。

*相对于l6e用户,降低用户信令开销。

*应支持与其他系统在相邻或相同频段上共存。

需求文件指导SDD制定过程中技术点的确定,技术讨论围绕需求中的要求进行,在后续SDD阶段工作介绍中会更多的体现该研究思路。

3.评估

16m制定了仿真评估文档,该评估文档已于2008年1月形成baseline,主要包含以下内容:系统仿真的天线配置、仿真场景、基站和终端基本配置及OFDMA基本参数等;信道模型和链路级与系统级接口;还包含主要过程(如链路自适应、HARQ、调度、切换等)、业务模型、干扰模型等。本节将主要介绍16m相对于16e更新的评估方法,如信道模型、链路级系统级接口等内容。这些内容也是l6m评估文件制定过程中讨论最激烈的部分,文中也将对比3GPP/3GPP2的相关评估方法。

3.1信道模型

对信道建模主要分为两种方式:确定性和统计性。确定性模型为描述特定发射机位置、接收机位置和环境等传播信道信息的模型,适用于网络规划和部署。但很多情况下,很难在系统测试和评估过程中对特定环境进行建模,这时统计性模型更加适合。统计性模型是基于信道各种统计特性建立的信道模型,目前IMT一2000的ITU信道模型、3GPP SCM和SCME以及WINNER中的信道模型都是统计性模型。

目前窄带信道模型主要有TDL(Topped DelavLine)模型,如ITUTU信道为6一tap的TDL模型,tap之间独立。考虑到MIM0和大带宽的信道特性,信道模型定义中需要考虑信道相关f生和更多径。为了更好地支持多天线特性和更大带宽,需要扩展以包含多发射天线和多接收天线间的相关性质和tap数。3GPP/3GPP2使用的SCME模型包含20个sub—path,这些sub—path又分组为多个multi—path。WINNER定义的CDL(clustered delay line)模型也类似。

16m使用扩展的PB和VAITU信道模型,将6tap扩展为24tap具体的时变空间信道模型实现方法有两种:基于射线和基于相关矩阵。为了降低仿直计算量,l6m评估中使用基于相关矩阵的信道实现方法。

3.2系统级和链路级接口

接口映射中,为了考虑频域特性,3GPP/3GPP2使用EESM作为接口方法,EESM主要是将多个载波上的SINR通过bita值映射为有效值,根据该有效SINR查链路级曲线。16m在接口讨论中认为EESM不能精确的反映系统级到链路级的映射,提出使用交互信息有效SINR映射,即MIESM。

MIESM分为两种:基于每个接收到符号的交互详细产生比特交互信息RBIR和直接计算比特交互信息MMIB。相对于EESM,MIESM使用的AWGN曲线只与编码速率有关,而与调制方式无关,计算的符号交互信息中包含了调制信息。RBIR中没有考虑星座映射,因而无法考虑不同的比特到符号的映射方式,MMIB考虑了不同映射方式。接口采用RBIR还是MMIB,TGm中进行了激烈的讨论,最后l6m确定使用RBIR作为系统级和链路级接口映射方法。

4.系统描述文档

为了保障l6m工作的顺利进行,TGm确定在16m标准化期间制定SDD文档,制定SDD的过程类似于3GPP的Stage 2,主要工作是确定系统架构、协议结构及主要技术点的方案。

根据l6m需求,SDD技术点主要包含两类内容:新技术和l6e增强技术。新技术主要包含自组织网络、relay系统、femto/pico小区、多载波等内容。结合目前16e系统能力,16m将着重进行性能提升的主要技术方面有:

*MIMO性能提升:16m支持更高阶的天线配置,优化相关控制信令和导频设计,考虑支持更多的MIM0策略,如协作MIM0、上行MIM0等,以及引入relay后的MIM0技术。

*降低信令开销:考虑引入superframe、miniframe概念,降低信令开销;将控制信息分为广播信令和专用信令,以提高信令的覆盖性能,节省终端耗电;降低资源分配的开销,如引入信道树、支持持续资源分配、资源合并、隐含资源分配等技术。

*提高VolP容量:考虑支持持续资源分配、多用户资源复用等技术。

*干扰消除:考虑软频率复用、小区间干扰协调、宏分集等技术。

*广播业务增强。

在明确工作流程后,TGm于2007年11月征集系统参考模型、协议结构和SDD结构提案,由于很多成员认为SDD文档架构对今后技术点征集有一定的限制作用,在11月的会议上,只是确定了最初的SDD架构,未有实质性的进展。

2008年1月TGm开始征集协议功能、帧结构、与帧结构相关的多址技术和多天线技术等SDD技术提案,TGm共接收到90多篇文稿。下面主要介绍帧结构和多址接人技术的讨论情况:

(1)帧结构

原则和目标,介绍目前帧结构讨论情况,并进行简单的技术分析。

*16m与16e后向兼容:涉及到l6m与16e的复用方式。针对下行,各公司意见一致,l6m与16e时分复用TDM;对于上行,三星支持FDM,其他公司支持TDM。三星建议上行使用FDM,主要是考虑到功率受限的终端,使用FDM有利于功率积累,改善链路预算,但FDM限制了可使用的permutaion模式,并且会损失一定的频域选择性增益,上行使用TDM则没有这些问题,并且支持TDM公司认为通过调度能在一定程度上解决终端功率受限的问题。

*降低信令开销:引入了superframe和miniframe的概念,以降低系统消息的开销和降低资源调度的开销;绝大多数公司支持为l6m设计更高性能的新preamble(序列受)和控制信道。

*降低传输时延:从目前提案看,主要有两种降低传输时延的策略:快速反馈和增加转换点。支持的转换点在不同场景下有不同的设计方案,如纯16m系统、支持16e的16m系统(即legacy support)和16m与16e共存时。绝大多数公司认为在纯16m系统中,相对于16e,16m应支持更多转换点,即5ms内支持多个转换点;但在支持16e的16m系统(1egacy support)中,各公司对支持一个还是多个转换点持不同意见;l6m与t6e共存时,多数公司认为16m应与l6e一致,即5ms内包含1个转换点。

*与其他TDD系统共存的设计:主要采用打掉符号的方式支持与其他TDD系统的共存,将会影响到后续资源分配、permutation等内容。

此外,Relay等技术对帧结构设计也有影响,相关内容将在后向的会议中进行讨论。

(2)多址技术

多址技术包含下行多址技术和上行多址技术。从目前讨论来看,各公司均认为下行应采用0FDMA作为基本的多址接入技术;上行存在一定争议,绝大多数公司建议上行应该使用OFDMA,部分公司建议边缘用户使用DFY—S—OFDMA,与0FDMA进行时分或频分复用,功率受限的边缘用户使用PAPR较低的DFF—S—OFDMA技术,可以提高性能,但同时增加了终端复杂度。在基本的OFDMA多址技术之上,考虑使用增强多址技术。

在2008年3月TGm会议上,将征集和讨论下行MIM0导频设计、下行控制信道设计和下行物理资源分配单元(资源块)等内容。

文中介绍了IEEE 802.16m标准的进展情况。时间上,IEEE802是最早开展面向IMT—Advanced工作的标准组织之一,各公司积极参与,讨论也非常激烈,从IEEE802.16m的候选技术能够看出IMT—Advanced阶段技术重点,对其他标准组织,有一定的借鉴作用。


 
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