摘要　WiMAX是當前的技術熱點之一，已經成為IT廠商與傳統移動通信設備廠商競爭的又一焦點。本文從性能、業務和產業發展3個維度對WiMAX發展中存在的一些問題進行分析與探討。

在2007年6月初國際電信聯盟（ITU）日本京都會議上，WiMAX技術順利地通過了工作組級別的討論，如果在下一級別研究組沒有不同意見，WiMAX將正式成為3G標準之一。伴隨WiMAX產業的發展，各種技術、市場的爭議一刻也沒有停止。本文將從性能、業務和產業發展3個方面對WiMAX發展中存在的一些問題進行分析。

根據Intel的資料顯示，802.16d（802.16-2004）CPE（用戶駐地網設備終端）成本已經降到100美元以下，但與ADSL CPE相比價格仍然太高，在寬帶接入市場并不具有競爭優勢。伴隨802.16e（802.16-2005）的快速發展，802.16d的機會窗口越來越小，作者贊同“802.16e將逐步取代802.16d”的觀點，因此本文重點探討移動WiMAX（802.16e）的發展前景。

1、移動WiMAX覆蓋能力

工作頻率對無線移動通信系統的發展具有決定性意義，WiMAX論壇建議WiMAX工作在2.3 GHz、2.5 GHz和3.5 GHz 3個頻段[1]，由于3.5 GHz頻率太高、非視距通信能力較差，建網成本過高，所以3.5 GHz并不適合大規模蜂窩組網。對于頻率分配進展，本文將在§3做重點分析，因此本節暫不考慮由于頻率問題產生的性能差異。下面以HSDPA（高速下行鏈路分組接入）為參考，通過鏈路預算，重點分析移動WiMAX的覆蓋能力。

鏈路預算是移動WiMAX無線網絡規劃中必不可少的部分，通過鏈路預算可以初步了解規劃區內小區半徑、所需基站數和站址的分布。由于WiMAX空中接口采用了OFDMA（正交頻分多址接入）技術，與GSM、CDMA蜂窩系統的鏈路預算有很大的不同，本節以HSDPA為參考，重點分析移動WiMAX下行最大鏈路損耗。由于篇幅限制，本文重點討論WiMAX引入的新增鏈路參數項。假設二者均工作在2.1 GHz頻段，系統參數見表1。

表1　系統參數

（1）基站發射功率

WiMAX業務信道功率分配如表2，數據子載波功率29.31 dBm。假設HSDPA最大功率比為30%，則二者發射功率差值為24.46 dB。

表2　基站發射功率分配

（2）終端/移動臺接收靈敏度

為了評估小區最大覆蓋能力，假設二者均采用QPSK 1/2編碼調制方式，設備參數、線纜損耗、解調參數、穿透損耗均相同。WiMAX采用OFDM（正交頻分復用）技術，子載波間隔非常小，而HSDPA是采用擴頻調制技術的寬帶通信技術，由于帶寬的差異，導致接收機噪聲功率相差25.45 dB（見表3）。

表3　接收靈敏度對比

（3）增益與余量對比

HSDPA為寬帶擴頻通信系統，擴頻增益為12.04 dB；WiMAX采用OFDMA技術，沒有擴頻增益，但為了提高覆蓋性能，對于低階調制方式，802.16-2005規定可以采用2次、4次、6次重傳，則其重傳增益分別為3 dB、6 dB、7.8 dB。

由于HSDPA為CDMA自干擾系統，干擾余量一般取2.5 dB，同等條件下WiMAX干擾余量為2 dB。

二種系統在下行均為TDD（時分雙工）模式，切換方式為硬切換，所以切換增益均為0，沒有差異。

系統最大允許路徑損耗見公式（1）：

最大允許路徑損耗=系統增益+∑增益-∑損耗　（1）

基于上述分析，移動WiMAX與HSDPA的下行最大允許路徑損耗差值為2.8 dB，其主要原因是HSDPA具有較大的擴頻增益。但是需要說明的是，上述分析WiMAX系統沒有采用MIMO（多輸入多輸出）、AAS（先進天線系統）、STC（空時編碼）等新的無線通信技術，一般條件下2×2MIMO會帶來3 dB的增益，8天線AAS會帶來約9 dB的賦形增益，STC也會帶來3 dB的編碼增益。因此，WiMAX要成為一種移動通信標準，其覆蓋并不是主要問題，主要是容量受限。

2、WiMAX的語音業務能力

WiMAX由一種寬帶無線接入技術演變而來，具有較高的數據速率吞吐量，其數據和多媒體業務能力已經在韓國等地得到驗證，WiMAX作為3G數據業務的補充能力基本得到業界認可，下面重點分析802.16e支持的VoIP業務能力。WiMAX可以提供具有QoS質量保證的VoIP業務，這已經在802.16d商用產品中得到驗證。根據802.16d試驗測試情況。在3.5 GHz頻段3.5 MHz FDD模式、視距條件下系統最大可以支持50路G.711（64 kbit/s）編碼語音。但移動通信系統要比PMP（點到多點）復雜得多，時延、切換、業務的連續性等問題均需要得到有效解決，而WiMAX在這些方面仍然很不成熟。移動WiMAX的高頻譜效率與數據吞吐量為提升VoIP用戶數提供了技術基礎，但在設備的具體實現上仍存在許多問題，其主要影響因素包括：

●信令開銷，WiMAX的信令開銷隨用戶數的發展線性增加；

●信源編碼效率；

●功率、符號等資源；

●調度算法的影響，語音是高時延敏感業務，也許系統資源足夠，但由于系統調度算法的影響，而不能充分使用全部資源。

目前關于WiMAX的研究非常多，參考文獻[2]為IMT-2000中國仿真工作組的仿真，仿真條件為10 MHz帶寬TDD（時分雙工）模式、1×3×1頻率復用、AMR語音編碼、上下行比例1:1，仿真結果為：下行VoIP容量為80用戶/扇區；上行VoIP容量為100用戶/扇區。此時下行受限，最大用戶數為80用戶/扇區。由于移動通信系統主要是上行受限，上述仿真結果仍可以進一步優化，通過調整上下行符號的分配比可以進一步提升系統容量。而在參考文獻[3]中，在相似條件下，Intel的仿真結果為每扇區最大用戶數高達175個，二者的差異非常大。為了解決VoIP效率問題，業界提出了許多改進方法，如包頭壓縮技術、新的編碼技術、新的資源調度算法等。相對于802.16d，802.16e在標準方面也進行了改進，新增了ERTPS QoS機制，其支持變速率編碼和靜默壓縮。可以節省上行資源。與UGS、RTPS相比，VoIP容量可以提升21%以上。截至目前，業界對移動WiMAX的VoIP容量仍然沒有達成共識。移動WiMAX能支持的最大用戶數需要在組網條件下進行測試和驗證，目前尚缺乏可信的試驗數據。韓國版WiMAX-WiBRO在2006年4月正式商用，市場拓展不理想，主要是業務模式與市場策略問題，但是業務提供與技術能力是二個不同的概念，作者認為移動WiMAX的高頻譜效率為高語音容量提供了技術基礎，但網絡實際性能取決于標準和設備實現，而標準的完善、設備的成熟需要時間。

3、產業問題探討

（1）WiMAX屬于3G還是4G

要明確WiMAX屬于3G還是4G，首先必須明確劃分標準，是以速率、業務、出現時間，還是以核心技術為劃分標準，不同的維度會有不同的結論。在ITU中3G被稱為IMT-2000，定義為基于CDMA或TDMA技術的空中接口，而WiMAX空中接口采用的是OFDMA，從這個角度分析WiMAX不屬于3G。2007年6月在京都會議上ITU工作組已經同意WiMAX加入IMT-2000，在2007年底的WRC07大會后將會給出一個明確答案。因此，目前的答案是“WiMAX是IMT-2000候選技術之一”。對WiMAX與3G的關系，WiMAX論壇的態度也在發生微妙的變化，初期定位于無線互聯網，做3G的互補，現在宣稱融合。對4G，ITU目前還沒有定義，僅是一種市場宣傳。

（2）WiMAX的定位

這也是一個比較模糊的概念，需要明確是技術定位還是市場定位。基本結論是“WiMAX是IMT-2000候選技術之一”。目前業界爭議比較多的是市場定位，WiMAX是3G補充還是3G的替代者，從業務角度分析，其實質就是WiMAX是否提供語音業務。作者認為仍然需要從技術和市場2個角度分析。從技術分析，WiMAX可以提供具有QoS保證的語音，并已經得到驗證，因此，這一問題就歸結為一個市場發展問題，其實質是運營商是否采用WiMAX做語音解決方案問題。運營企業選擇技術的關鍵是要在保證服務質量的前提下降低運營成本，網絡融合可以降低網絡建設與運維成本。要降低網絡建設成本，仍需要從技術和市場二個維度分析。WiMAX采用OFDMA技術，有效提高了頻譜效率，在同等技術條件下每比特成本更低，即OFDMA技術為WiMAX降低運營成本提供了可能性。但是，技術優勢并不等于設備價格優勢。影響設備成本的關鍵因素是市場規模，設備成本與市場規模成反比。以中國市場為例，中國移動通過集中采購，大大降低了GSM設備價格，目前GSM每線成本僅相當于CDMA每線成本的三分之一。因此，WiMAX的技術定位是清晰的，技術的演進趨勢也是明晰的，但市場仍處于發展階段，在移動通信發達的國家，移動WiMAX將成為現有網絡（GSM/CDMA）的補充，在一些發展中國家，移動WiMAX為新興運營商提供了機會。如果WiMAX成為3G標準之一，WiMAX與CDMA技術的關系將進一步明確，WiMAX與3C互補的討論也將成為假命題。

（3）WiMAX的頻率問題

頻率對移動通信技術的發展具有決定性影響，頻率的分配往往代表了政府的態度與看法，也是不同利益集團博弈的結果。由于WiMAX得到了美國、英國、澳大利亞等多數國家的支持，作者對WiMAX成為“IMT-2000”一員持樂觀態度，認為其頻率問題將會得到有效解決，2007年底形勢將會趨于明朗。由于眾所周