行動寬頻無線技術的傳播徹底改變了交流與分享資料的方式，第四代(4G)無線系統將以數百Mbps的資料傳輸速率提供行動通訊能力。
IEEE 802.16 working group負責定義無線都會網路(WMAN)的寬頻無線接入技術，這種標準定義了點對點(PTP)與點到多點(PTM)寬頻無線接入方法。IEEE 802.16標準並未定義端對端架構，也不能解決產品間的互通性問題。
微波存取全球互通(WiMAX)，是一種無線網路標準，定義了端對端的系統架構 ，也解決了互用性問題。基於IEEE 802.16產品的WiMAX論壇作為所有廠商生產的設備的驗證和檢驗團體，類似於無線區域網路(WLAN)產品的WiFi Alliance。
WiMAX驗證的目的是保證WiMAX系統符合由WiMAX論壇所選定的IEEE 802.16/ETSI HiperMAN規範，並且由不同廠商生產的WiMAX設備可以實現互相操作。Wave1驗證方案包括了WiMAX運行的基礎功能。Wave2驗證與Wave1驗證向後相容。除了Wave1的物理層功能外，Wave2驗證中還添加了AMC(自適應轉換與編碼)、有效載波與干擾＋雜訊比(CINR)採用導頻、多入多出(MIMO)及波束形成等，以改善系統性能。
IEEE 802.16/WiMAX有望成為實現下一代寬頻行動無線應用的核心技術，包括後一英里解決方案、無線熱點、蜂窩回程鏈路和支援行動通訊的高速寬頻接入。WiMAX被視為可能的備選方案4G無線通訊，可提供100Mbps的資料速度，具有完全的行動性的更大的傳播範圍(通常可達5km)。最後，WiMAX是第三代(3G)蜂窩寬頻無線系統的及其他4G備選方案(如長期演進技術Long Term Evolution，即LTE)最強大的競爭對手。
IEEE 802.16標準支援時分雙工(TDD)及頻分雙工(FDD)模式。儘管有兩種模式，寬頻運營商還是喜歡TDD模式，因為多數寬頻網路支援需要非對稱頻寬的網路接入。
物理層(PHY)規範允許WiMAX設備在各種頻帶下工作：700MHz、2.3GHz to 2.4GHz、3.4GHz至3.6GHz和5.7GHz至5.8GHz等。IEEE 802.16d/e設備能在從1.25MHz至20MHz的頻寬下工作。多數國家採用3.5MHz、5MHz、7MHz、10MHz和20MHz的頻寬，以解決各種WiMAX 廠商間的設備的互用性問題。
IEEE 802.16e接收器使用可擴展正交分頻多工存取(S-OFDMA)轉換技術進行資料傳輸。OFDMA與高階資料轉換技術結合，可支援較高資料速率的應用。OFDM/A也被視為所有未來無線通訊中關鍵的物理層，如UMTS LTE及UMB(超行動寬頻)。OFDM非常類似於人們熟悉的技術頻分複用(FDM)。OFDM採用多載波技術，資料透過大量的通道子載波來發送。
大量的低速率載波在OFDM符號持續週期中平行發送，OFDM符號中包括同時(平行)在子載波中出現的所有轉換符號。
所有這些載波在時間和頻率上是同步的，形成一個單一的塊譜。轉換符號的時間越長(轉換越慢)，子載波之間越近，從而造成所分配的頻寬中有越多的子載波。
圖1以三維視圖介紹了OFDM的概念，子載波間距為兩個相鄰中心頻率子載波間的差異，子載波以轉換速率的倒數平均而緊密地排列，圖中的OFDM符號含有六個轉換符號。可以看到每個子載波上只有未轉換的純正弦波形，可構成一個OFDM符號。
每個子載波的基頻頻率選擇為符號時間倒數的整數倍。由於很難在模擬域創建較大區段的鎖相迴路振盪器與接收器 ，OFDM訊號一般以數位方式產生。OFDM符號中添加了迴圈首碼，以防止前一符號由通道感應的ISI的影響。在一個OFDM塊中，迴圈首碼是上一資料符號的重複。
OFDMA基地台IQ產生與分析
SeaSolve Software的SeaMAX套件分成一組訊號產生及分析模組，讓用戶可以(多數情況下是測試工程師)來檢查WiMAX設備接收器與發射器的功能。這種檢查中以在設計與製造階段、也可在生產線上，甚至在現場(生產後)進行。
透過訊號產生，用戶可以測試DUT在物理層上的接收器功能，可以對上行與下行鏈路子幅設置關鍵的MAC 級參數。SeaMAX Generator套件在每個DL/UL突發中，能按用戶定義的有效載荷長度可創建多個MPDU。這種 Mobile-WiMAX產生器還支援OFDMA特定的訊號功能，如可變的FFT大小、頻寬、迴圈首碼長度、訊號增強和子通道化，使其訊號完全地符合標準需求。
PUSC(只用部分子通道)、FUSC(完全使用子通道)和AMC為WiMAX下行鏈路子幅中所用的不同區域。FUSC與PUSC相比，所使用子載波更多，以提高整體的系統資料傳輸性能。AMC方案的目標是提高每用戶吞吐量，並根據通道情況改變轉換階編碼速率。通道情況可根據一個既定的回饋通道中MS的回饋進行預測。WiMAX論壇的Wave2驗證方案還包括AMC測試，SeaMAX 16e BS產生器對AMC提供不同的轉換與編碼速率。
為了分析接收器在各種訊號品質下的性能，SeaMAX Generator套件還可模擬各種RF影響及信通道模型。包括AWGN、頻率偏移、IQ誤差、相位雜訊及SUI/行動通道模型。SeaMAX還可顯示訊號預覽，透過IQ圖、CCDF圖、星系圖及功率譜，還有專門的幅視圖，顯示了DL子幅的佈局，包括配置的FCH、MAP 消息及突發等。
SeaMAX Analyzer套件包括作為虛擬WiMAX接收器，符合IEEE 802.16d–2004 及802.16e-2005標準規範。SeaMAX分析儀可以解調整個物理層接收的訊號，並可顯示所接收的WiMAX幅基頻功能。分析儀模擬可以解調採集中接收的基本MAC有效載荷資料，並以十六/二制形式保存到檔。解調制以多種圖形顯示，包括功率譜、EVM、訊號星系圖和通道頻率回應(CFR)。誤差向量振幅(EVM)是一種用於量化發射器和接收器性能的測量。CFR對在整個系統頻寬中所有的子載波描述了無線通道的功能。
SeaMAX Analyzer的通道預測過程分兩步進行。初始通道預測、粗略頻率偏移和時序偏移校正使用導頻符號來實現，後者在幅開始時就會出現。通道跟蹤及精細偏移預測採用與資料子載波一同發送的來的導頻子載波來實現。在PUSC中的導頻子載波要多於FUSC。
圖3顯示了SeaSolve的行動用戶設備(MSS)產生器和分析儀產品。這種產生器還有額外的選項，如可對資料突發進行測距。測距選項包括了初始測距、週期測距、頻寬請求和切換測距。SeaMAX套件中還包括了多入與多出(MIMO)及自適應天線(AAS)選擇項。MIMO選項中還增加了新功能，如閉環或開環MIMO。用戶可以根據驗證方案配置發射與接收天線的數量，並可根據測試需求選擇該功能。
參考資料
•IEEE Standard 802.16-2004 Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems
•IEEE Standard 802.16-2005 Air Interface for Fixed And Mobile Broadband Wireless Access Systems
•Mobile WiMAX-Part 2:A Technical Overview and Performance Evolution – WiMAX Forum
•WiMAX Forum Stage 2&3-NWG Document: WiMAX End-To-End Architecture, 2005
作者簡介
Ramesh Chandran博士為SeaSolve Software的研究工程師，該公司網址為www.seasolve.com。
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Figure 1, Figure 2, Figure 3
