移动WiMAX——进军宽带应用

移动WiMAX(即IEEE 802.16e-2005标准)被称为将取代DSL等有线宽带技术的无线宽带解决方案。由于移动WiMAX不需要采用电缆连接线路，所以它可以为目前无法被有线技术覆盖的广大地区提供高速网络接入服务。虽然这些目标非常诱人，但移动WiMAX并不是在当前市场中受到追捧的唯一的宽带技术。对于家庭用户而言，超宽带(UWB)技术也被视为消灭有线互连的一种无线方案，它支持在家用娱乐设备和PC设备之间传输视频和其他数据信号。显然，移动WiMAX和UWB的任务都是传输数据。很多公司都在致力于实现这两种技术所承诺的功能。

当我们谈及移动WiMAX时，它的命运、它的成功似乎都已经是注定的。业界常常提到的一个经验之谈是“英特尔指向哪，哪里就有美好的世界。”在PC领域，英特尔(Intel)似乎总是新技术的最大驱动力，尤其是在无线技术。比如，英特尔的Centrino处理器将IEEE 802.11x WLAN技术推向主流市场。在2008年，基于Centrino处理器技术的笔记本电脑将首次采用嵌入式WiFi/移动WiMAX解决方案。这个代号为“Echo Peak”的产品证明，英特尔坚信很多消费者将以移动WiMAX作为其日常生活的重要组成部分。

思科(Cisco)公司最近宣布将以3.3亿美元收购Navini Networks公司。根据ABI调研机构的报告，这一收购行动将帮助思科扩展其面向发达国家企业级用户的产品解决方案，同时继续实施针对新兴市场的扩展计划。Navini在移动WiMAX领域具有深厚的技术积累，2007年10月，该公司还与另一个WiMAX技术的早期推崇者富士通微电子(美国)公司共同实施了一项具有里程碑意义的演示试验。他们首次演示了不同厂商的采用Smart WiMAX技术产品之间的互操作性(如图所示)。Smart WiMAX最初是由Navini公司推出的一项技术，它在一个IEEE 802.16e网络上整合了智能 天线 波束成形技术与多入多出(MIMO)技术。Smart WiMAX系统有望将系统容量扩大一倍。在全移动配置中，这种系统的覆盖率是简单WiMAX网络的两倍。

图1：Smart WiMAX在IEEE 802.16e-2005网络中采用智能 天线 波束成形和MIMO技术。

这项演示试验是在Navini公司的测试设备上进行的，采用了运行移动WiMAX软件的Navini公司的Ripwave MX8基站，以及基于富士通MB86K21 802.16e-2005移动WiMAX芯片的客户端设备(CPE)参考设计原型。Smart WiMAX 天线 波束成形连接采用“专用导频”来实现，这是一个需要WiMAX Forum授权的所有Wave 2移动无线站用户设备的强制性特征。

该演示试验是近期唯一一个展示移动WiMAX性能的项目。在9月末，摩托罗拉在芝加哥城区首次实施了IEEE 802.16e-2005移动通信试验。其中，用户体验到了一些不间断的移动应用，包括浏览网页、VoIP、视频播放和MobiTV，同时沿漫游的路由切换以前的接入点网站。摩托罗拉还沿芝加哥河的街区，分别在速度超过50mph的汽车上以及芝加哥高架铁路上演示了多项基于移动WiMAX的应用。

在这一演示试验中用到的设备包括摩托罗拉的移动WiMAX手机试用机。该手机针对高速视频电话和笔记本电脑而设计，需要摩托罗拉WiMAX PC卡的支持。网络基础架构包括标准的摩托罗拉WAP 25400接入点，回路采用了摩托罗拉的无线IP回路设备。WAP 25400接入点是摩托罗拉WAP 400系列产品的一部分，其中采用了分集式 天线 技术，支持无线、固定和移动的无线宽带连接。这些接入点产品都符合IEEE 802.16e-2005标准。

芝加哥是Sprint授权摩托罗拉建造WiMAX网络基础架构支持其最近推出的Xohm移动Internet服务的6个美国市场之一。通过Xohm，运行商承诺用户将会体验到新型的交互式通信、高速Internet浏览、本地和区域中心服务，以及包括音乐、视频、TV和即时服务产品在内的多媒体服务。Sprint还计划引入Xohm WiMAX移动Internet用户搜索、交互式通信以及社区联网工具。

ADI公司WiMAX收发器部的业务总监Thomas Gratzek表示：“将有越来越多的移动WiMAX网络进入测试和部署阶段。Sprint利用Xohm已经开始向美国消费者推销WiMAX。我们已经看到韩国、台湾地区和日本正在积极研发和部署WiMAX网络和生态系统。因此，移动WiMAX可能在今后几年内在世界范围内得以迅速增长，虽然它的发展可能无法达到某个具体的预测结果，但它会满足很多人的期望。”

阿尔卡特-朗讯公司也在积极推进移动WiMAX技术。该公司在过去6个月内平均每个月获得了两份商用订单，他们将这一成功归功于包括 天线 波束成形和MIMO在内的一些尖端技术。作为802.16e-2005标准的关键特性的 天线 波束成形技术，能将频频信号引导并汇集到终端用户设备上，而不是让射频信号往各个方向发散。根据用户网络的测量结果， 天线 波束成形技术最大能将信号覆盖率提高50%，将吞吐率提高30%。

阿尔卡特-朗讯

公司还利用其商用设备，演示了在同一区内同时使用时空分组编码(STBC)和空间复用(SM)这两种MIMO下行链路技术的可行性。MIMO STBC利用空间分集技术生成更鲁棒的WiMAX信号，这样，它能将不良射频条件下的数据速率提高30%。MIMO SM技术通过在两个WiMAX基站 天线 上分别发送不同的信号，来提高数据速率，从而将吞吐率提高一倍。

最近，日立(Hitachi)通信技术有限公司和奥维通(Alvarion)在移动WiMAX基础架构领域也展开了研究。他们认为构建移动WiMAX需要解决两个问题：一个是能稳定地发送宽带数据的基站，另一个是能在基站之间实现无缝数据转发的移动管理技术。这两个公司达成了一项研发协议，计划结合Alvarion公司的基站技术和日立公司的移动网关、构建与维护技术，共同开发系统级解决方案。

日立公司负责研发接入服务网络网关(ASN-GW)。该网关从小规模系统到大规模系统都将采用通用平台架构，以便于以后在流量增大的情况下，通过分离的协议处理器实现灵活的系统扩展。该网关具有不间断配置，可以通过操作信息的镜像和IP地址的瞬时传输转向冗余系统，而不会对其它设备造成任何影响。Alvarion公司负责研发高性能宏/微基站。这些基站将通过功能集成(比如集成射频与数字处理元件，将功耗降低30%，将体积减小50%)，来缩减系统尺寸和重量。这些基站将兼容AAS和MIMO(WiMAX Forum Wave 2规范的两种关键技术)。

为跟上移动WiMAX技术的进展，很多公司开发了易于集成移动WiMAX技术的产品，比如参考工具包变得越来越多起来。Lime Microsystems公司已推出首个MicroTCA WiMAX收发器平台参考设计，该收发器具有6个可供用户选择的带宽为1.5~14MHz的信道，通过数字化配置，可实现2~4GHz工作频带。

由于移动WiMAX将集成到便携式设备中，所以功耗成主要的关注点。SiGe半导体公司宣布计划推出一系列WiMAX射频前端模块，这些模块基于该公司的高性能功率放大器，将能在+24dBm输出功率下提供20%的效率。这些模块将集成无线收发器和 天线 之间所需的所有电路模块，包括功率放大器、功率检测器、滤波器、开关以及匹配与偏压元件。

移动WiMAX的推出似乎已让固定WiMAX(IEEE 802.16-2004)黯然失色，但是，固定WiMAX并不会消失。ADI公司的Thomas Gratzek认为，今后固定WiMAX仍将扮演重要角色。他指出，固定WiMAX产品将在2007年甚至2008年的出货量中占据大部分比例，它对于因特网访问和BWA服务都是一种极具吸引力的实现方式。此外，固定WiMAX将满足发展中国家以及某些发达国家的市场需求。

然而，对需要在邻近设备之间实现互连的场合，移动或固定WiMAX的有效性将会降低。另外一种宽带技术UWB可以弥补这一不足。UWB通过在特定时刻产生射频信号，能在较大的带宽内实现信息传输。换句话说，利用UWB技术能在家中或办公室中实现大数据文件和数字多媒体的无线移动。当前市场上的大多数UWB产品都基于无线USB技术，例如Alereon公司的AL5000平台是通过WiMedia平台认证的硅产品之一。AL5000芯片组覆盖从3.1到10.6GHz的整个WiMedia频谱。在最近一次针对一种11×14mm模块的演示中，该芯片组在第6波段上可提供超过200Mbps的应用级数据吞吐率。

Staccato通信公司的Ripcord系列也通过了WiMedia平台认证。Ripcord 3500系列芯片采用110nm数字CMOS工艺，提供SiP和WCSP两种封装形式。利用Staccato的支持通过认证无线USB的协议无关内核(PIK)技术，Ripcord能支持蓝牙3.0、WiMedia IP以及一些最新的移动业务，包括移动无线视频和个人局域社会网(PASN)。

Staccato上个月还完成了1750万美元的增股筹资，这笔资金将用于启动该公司第一代110nm单芯片解决方案。Staccato还将继续研发第二代65nm的单芯片、通过认证的无线USB和蓝牙V3.0产品。

Artimi公司的半导体产品允许以480Mbps的速度在消费电子设备之间传输照片、音乐和视频数据。低功耗的WiMedia MAC A-150适用于WiMedia无线USB、下一代蓝牙以及基于WiNet的设备。A-150采用大小仅为10×10mm的LBGA封装，集成了MAC控制器和面向嵌入式应用板载处理的可编程应用处理器。A-150与兼容WiMedia的PHY相结合，就能够实现消费电子设备无线连接的完整解决方案。

Focus Enhancements公司推出的TT·1013 UWB解决方案兼容WiMedia和ECMA-368/369国际标准。由于具有3.1～7.4GHz的频率范围，TT·1013在低频带和高频带上都能够支持上述标准所规定的高数据速率UWB操作。这一特性使得基于TT·1013的产品能够安装在美国之外的区域，而不需要使用缓和技术与延迟约束。TT·1013实际上是Focus Enhancements公司UWB无线平台的第二代UWB解决方案。它用作全MAC主机，符合认证式无线USB和WiMedia规范。通过分布式TDMA功能，TT·1013还支持对QoS敏感的一些应用。

尽管这些产品可以支持一些比较简单的应用，例如照片即时共享，但是UWB最终有望支持家庭与办公室内的高速视频传输。在更大距离的范围内，移动WiMAX有望实现一些具有更高数据速率的应用。毫无疑问，在这些宽带技术的推动下，无线世界将变得更加丰富多彩。

作者：Nancy Friedrich
编辑
《Microwave & RF》