移动wimax在应急通信系统中的应用

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武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要近些年来，紧急突发和自然灾害事件给应急通信提出了严峻的挑战，因此开发架设快速、开通方便、环境适应能力强及高带宽的应急通信系统成为当务之急。根据我国的实际情况，在研究国内外应急通信发展现状的基础上，提出了基于WiMAX应急通信车的应急通信指挥系统，所研究内容具有广泛的应用前景。本文主要是对WiMAX无线接入技术进行研究，对应急通信系统进行设计。基于移动WiMAX的应急通信指挥系统包括以下内容：1、选取恰当的无线信道传播模型，对网络规划中的链路预算和覆盖范围进行研究，重点是无线环境下的上行链路预算和覆盖估计，计算出了小区边缘的参考速率和不同应用场景下的基站覆盖范围。2、给出了基于应急通信指挥车的WiMAX应急通信系统的详细设计方案。从应急通信实际需求出发，以改装的依维柯客车为载体，以WiMAX系统为主要无线接入手段，使用卫星等传输方式，配以相应主系统设备(无线、数据、交换、音视频设备等)及辅助设备，实现现场与后方指挥人员之间图像、话音和数据的双向通信。3、针对802．16e协议，提出了相应的外场测试方案。在非视距环境下对全IP架构的应急系统进行了吞吐量、时延、抖动等测试，并就测试结果进行分析。论证了技术方案先进、组网灵活、实时性好、可靠性高、方便易用等特点。关键词：IEEE802．16，WiMAX,jE交频分复用，链路预算，应急通信车 AbstractInrecentyears，theabrupteventandnaturaldisastergiveaausterechallengetoemergencYcon】munications，soitisnecessarytodevelopemergencycommunicationsystemwhichISinstalledquickly，usedconveniently，adapttoanyenvironmentandhighbandwidth·InaccordallcewithChina’Sactualsituation，thispaperariseaemergencycommunicationcommasdsvst锄usedWiMAXemergencycommunicationvehicleinthebasisofstudytheadvanceddomestica11dforeignemergencycommunicationtechnology，theselectedtopichadwidespreadapplicationforeground．Thisarticleisrese础onWiMAXwirelessaccesstechnologyanddesignoftheemergencycommunicationsystem．ThemainworkofmobileWiMAX-basedemergencycommunicatloncommandsystemisasfollow：1．SelectiIlgappfopriateradiochannelpropagationmodelfornetworkplanninginthelinkbudgctandcoverage，withafocusonthewirelessenvironmentuplinkbudgetandco硼rage，西venthereferencerateofthecelledgeareaandthecoverageofbasestationunderthedifferentscenariOS．2．GivenmobileWiMAXemergencycommunicationsystemdetaileddesign，whichisbasedonenlergencycommunicationcommandvehicle．Thisplanwhichsetsofffromactualneedofemergencvcommunication，takesrefittedIvecobusascarrierandWiMAXsystem船maHlwirelessaccessmea】【1s．ThevehicleuseSavarietyoftransmissionwayssuchassatellite，matchesitwimthecorrespondinghostsystemequipment(wireless，data，switch，audiovideoequipmentandsoon)andthesupportingfacility，accordinglymaterializetheintercommunicationb咖eellthescenealldthecommande硌backatheadquarterswiththepicture，thevoiceandthedata．3．For802．16eprotocol，arisecorrespondingfieldtestprograms．Theemergencysyst锄、砌chbaSed0nentireIPframeworkhasbeentestedsuchasthroughput、delay、jitter，undern坞sitlIationofnonlineofsightandthetestresultsaleanalyzed．Pointoutthesolutionhasthech锄．acteristicofadvancedtechnology，flexibilitynetworking，goodreal·time，highdependabilityandeasytouse．KeyWords：IEEE802．16，WiMAX，OFDM，Linkbudget，Emergencycommunicationvehicle 武汉科技大学研究生学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：型箱洫业趾一研究生学位论文版权使用授权声明本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门(按照《武汉科技大学关于研究生学位论文收录工作的规定》执行)送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。论文作者签名：望辔指导教师签名：：掌垒日 武汉科技大学硕士学位论文第1页1．1背景介绍第一章绪论随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的日渐提高和科学技术的不断进步，城市人口密度与流动性不断加大，各类公共突发事件和紧急情况所造成的不良影响越来越广，经济损失也越来越大。近年来中国非常重视应急体系建设工作，逐步加强法制建设、加大投资力度。应急通信为各类紧急情况提供及时有效的通信保障，成为应急体系的重要组成部分。如何完善应急通信队伍建设、充分利用信息技术和通信技术的最新成果，及时高效地应对各类紧急事件，提高应急响应能力，形成完善先进的应急通信综合体系，对构建和谐社会具有重大的现实意义。应急通信是指在出现自然或人为突发性紧急情况时，综合利用各种通信资源，保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法，是一种具有暂时性的特殊通信机制。应急通信通常具有随机性和不确定性、紧急性、灵活性、可靠性、可扩展性等特点。完善的应急通信综合体系由应急通信技术体系、应急通信网络体系、应急通信管理体系和应急通信标准体系构成。我国通过应急通信预案的出台、应急通信队伍和应急联动系统的建设、应急通信标准的制定，基本形成了应急通信的综合体系。应急通信是为应对自然或人为紧急情况而提供的特殊通信机制，虽然已经基本形成了应急通信的综合体系，但由于不同紧急情况对应急通信的需求不同，应急通信的技术手段、网络部署、管理措施和标准规范都需要不断的细化和完善。1．1．1应急通信系统的通信需求近年来，传统的应急通信在完成战备通信保障、抢险救灾等重大事件中，发挥了不可替代的作用。在目前，加强应对突发公共事件紧急预案的新形势下，我国急需建立常设、统一、高效的应急通信平台。由于我国应急通信技术发展时间较短，国内己建成的应急通信系统较落后，目前的无线移动通信网络多是基于基础设施的网络，如卫星通信网络、蜂窝移动通信网络和集群通信网络等，它们都是借助于固定设施，如移动基站等的网络，提供广域覆盖的服务，速率一般在1Mbps以下，信息的传送，多以话音通信方式为主，以静态图像传输方式为辅；且目前的应急抢险通信设备庞大、结构繁杂，搬运、接续和维护困难，开通耗时长，不能满足轻便、灵活、开通迅速、维修简单等应急抢险通信的基本要求。当前，我国应急通信正处在一个迅速发展阶段。除个别城市已建成或在建城市应急联动系统外，绝大多数城市还是以传统的应急通信为主，难以满足公共安全突发事件或重大灾害应急救援的需要。随着政府对公众安全、应急事件如恐怖袭击、突发自然灾害等的处 第2页武汉科技大学硕士学位论文理日益重视，具有灵活特性且抗毁坏性强的点对多点通信系统产品越来越急需，但目前相应的产品却与这种需求严重脱节。国外现有应急通信产品如应急通信车功能较齐全，实践经验丰富，但价格昂贵，而且不符合国家安全利益；国内现有应急通信车功能单一，没有大范围无线高速宽带组网功能，通信容量小，带宽较窄，视频图像移动采集和实时传输能力较弱n¨引。随着计算机技术和无线通信技术突飞猛进的发展，各种宽带无线接入技术层出不穷，以先进的、综合的宽带无线通信技术构成应急救援指挥系统，从而取代现有的技术落后、功能单一、频率利用率低、数据传输能力差的传统技术，这已成为必然趋势。虽然便携终端的发展非常迅猛，但它们缺乏对基于点对多点高速接入的支持，也不具备自组网功能。因此，开发不依赖于固定基础设施，可进行点对多点通信的通信系统，并且适合在紧急情况发生的地区部署进行实时的音、视频传输，就是我们致力开发的项目：基于移动WiMAX的2．5GHz无线数字应急通信系统。该项目的初级阶段是实现基本的点对多点音、视频等信息的传输功能，结合组网技术实现点对多点的音、视频传输，实现信息的实时、快捷传输。1．1．2IEEE802．16和WiMAX2007年10月19日，无线宽带技术WiMAX正式成为3G标准，成为继WCDMA、CDMA2000和TD．SCDMA之后的第四大3G标准。WiMAX(WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess)，全称为全球微波接入互操作性，是基于IEEE802．16标准的无线通信技术，其基本目标是提供一套点对多点的无线接入技术，以提供有效互操作的宽带无线接入手段，并提供大吞吐量的接入速率【31。制定标准是为了让技术能够被大家广泛使用，使其更快、更好的发展，但事实上每个标准的产生却不是很容易。能否解决互操作性和互通性的问题是WiMAX技术能否广泛推广的一个重要问题。WiMAX技术有两大标准，主要是由欧洲电信标准化研究院ETSI提出的HIPERMAN标准和IEEE提出的802．16系列标准。1999年7月，IEEE成立了802．16工作组来专门研究宽带无线接入技术规范，目标是要建立全球统一的宽带无线接入标准。目前，IEEE802．16具有深远影响的标准有两个：固定宽带无线接入标准802．16d和支持移动特性的宽带无线接入标准802．16e。IEEE802．16d标准于2004年10月发布，它定义了固定宽带无线接入情况下用户终端同基站系统之间的空中接口，并对空中接口的物理层和MAC层进行了规范。802．16e标准的最大特点在于对移动性的支持，该标准同时支持固定和移动宽带无线接入系统，工作频段为6GHz以下，适宜于移动性的许可频段，可支持用户终端以车辆速度移动。为了促进宽带无线设备的标准化，推动其市场发展，由英特尔、西门子等众多项级通信部件、设备公司在2001年4月成立了非盈利性机构WiMAX论坛，致力于推动802．16无线宽带产品进入市场，加速“最后一公里”的宽带部署。实际上在WiMAX组织正式成立以 武汉科技大学硕士学位论文第3页前，微波通讯就已经在各个领域被利用，但是由于各家设备不兼容，没有一个权威的组织制定统一的协议标准并对各家的设备进行认证，加之世界各国对无线频谱的管理并不完全一致，每个设备厂商提供的解决方案有很强的专用性，应用领域和应用范围都受到限制，致使设备成本居高不下。WiMAX组织制定标准，并对芯片、设备进行认证，规模经济使成本下降成为可能，wiMAX的应用领域也随之扩大。现在wiMAx组织包括芯片制造商(例如英特尔)、设备供应商(例如阿尔卡特)、电信运营商(例如英国电信)。Wi㈣论坛的最终目标是推动和加快高性价比宽带无线服务接入市场的进程。基于标准、可实现互操作的解决方案不仅可以支持经济的扩展，而且可以将产品的价格和性能提高到专用产品无法企及的水平，从而使获得WiMAX论坛认证的产品成为大规模提供宽带服务的最具竞争力的产品。作为专门对宽带无线接入产品的互操作性进行认证的组织，WiMAX论坛将定义并进行相关的一致性和互操作性测试，确保不同供应商的系统能够实现无缝的配合。那些通过一致性和互操作性测试的产品将获得‘'WiMAX论坛认证(WiMAXForumC砥ified-)”标志。获得WiMAX论坛认证的产品将基于能够支持世界各地实现全面互操作的单一全球标准(802．16)。那些已经通过认证过程的产品将能够减少接入网络价值链上从技术供应商到服务供应商和终端用户的所有各方的投资不确定性【4】【51。1．1．3WiMAX的技术优势WiMAX技术的优势在于集成了Wi．Fi无线接入技术的移动性和灵活性，以及数字化用户环路DSL和电缆调制解调器CableModeIll等基于线缆的传统宽带接入技术的高宽带特性和相对理想的服务质量。WiMAX作为最后一公里宽带无线的布建技术，因其部署灵活且经济而具有极强的市场吸引力。WiMAX最大的业务特点是可提供高带宽、移动、基于视频的无线连接，并最终能够在非视距的情况下提供移动宽带无线连接。以下是WiMAX的主要技术优势【6】：1)接入速率高WiMAX最高可以达到75m／s的接入速度，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说，这是一个惊人的进步。2．)传输距离远基于正交频分复用OFDM技术的WiMAX，具备非视距传输能力，能有效抗衰减和多径干扰。根据信道状态及传输速率对应不同编码技术，有助于提高覆盖范围和容量。此外，空间复用技术及多用户检测、自适应功率控制等技术使得WiMAX具有更大的覆盖范围和容量。理论上可以达N50公里的信号传输距离。3】无“最后一公里’’瓶颈限制WiMAx技术是一种面向无线城域网的宽带无线接入技术，它主要用于将802．1l系列的无线接入热点连接到互联网，也可作为数字化用户环路DSL和电缆调制解调器CableMod锄等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入。不仅支持固定终端，同 第4页武汉科技大学硕士学位论文时支持便携式和移动终端。4)标准化、兼容性好基于统一的国际技术标准，并有WiMAX论坛作为统一标准和互操作兼容性的推动。5)组网灵活、成本低在固网资源薄弱以及布缆困难的地区，无论城市和农村，WiMAX宽带无线接入技术可以弥补传统基于有线宽带技术的盲区，并将更加经济、简便。6)提供广泛的多媒体通信服务WiMAX的可扩展性和安全性，能够实现完善的电信级服务质量保障多媒体通信服务，满足不同用户的应用需要。支持多人交互式游戏、互联网电话VolP和视频会议、流媒体下载、网页浏览及即时信息、媒体内容下载等业务。1．2本论文的主要内容本论文通过对宽带无线接入技术：WiMAX的介绍，设计出基于移动WiMAX应急通信车的应急通信解决方案，并对系统进行了测试。论文分为五章，各章主要内容安排如下：第一章是绪论，介绍了应急通信系统的通信需求，阐述了IEEE802．16跟WiMAX的关系，分析了WiMAX的一些技术优势。第二章主要对WiMAX系统的特性和关键技术进行了列举和分析，对802．16协议规定的WiMAX物理层和MAC层进行了介绍和分析。而后从网络层面介绍了移动WiMAX系统的基本网络架构，并与当前主流的3G技术做了横向的比较。第三章是移动WiMAX的链路预算和覆盖分析。作者尝试性的将WCDMA无线网络规划的方法应用于移动WiMAX系统，通过802．16e协议规范计算出接收机的灵敏度，得出系统上行链路的最大路径损耗，最终求出不同应用场景下的基站覆盖范围以及小区边缘速率。第四章给出了基于应急通信指挥车的WiMAX应急通信系统的详细设计。通过对系统网络拓扑图的分析，详细介绍了系统各组成部分的功能、作用。基于移动宽带无线接入的WiMAX系统，将计算机网络、通信技术、图像技术、定位技术等最先进的科学技术应用到监控、应急等系统中，通过计算机通信网络将功能独立的各子系统有机地集成在一起，构成信息共享、便于统一指挥调度的、高效和智能化的管理系统平台。最后对全IP架构的系统进行了测试，并就测试结果进行了分析。第五章给出了系统实际的应用，介绍了在举行大型活动时无线应急指挥系统的应用情况，形象地展示了具体使用时，系统的方便和实用。第六章对全文进行了总结、展望。 武汉科技大学硕士学位论文第5页第二章WiMAX系统概述WiMAX系统具有可扩展性、安全性高的特点，可以提供具有QoS保障的业务，提供高数据率和较高的移动性支持。IEEE802．16标准规定，物理层可以支持1．25．20MHz频段宽带。这种带宽分配可以适应不同地方的带宽需求，方便系统频谱规划。为增强无线传输系统的安全性，IEEE802．16在MAC层中定义了一个安全子层来提供安全保障。WiMAX能够提供数据、语音、视频等多媒体服务，是与其作为支撑的关键技术的支持分不开的。2．1物理层为了提高WiMAX的系统性能，支持更高的传输速率，物理层采用了许多关键的技术，包括正交频分复用(OFDM)、正交频分多址(OFDMA)、混合自动重传(HARQ)、自适应调制编码(AMC)和多入多出(MIMO)等‘151。2．1．1OFDM技术原理移动通信信道是典型的随参信道，信号从发射天线经过一个时变多径信道到达接收天线，会产生时间选择性衰落和频率选择性衰落。根据多径信道在频率中表现出的频率选择性衰落特性，人们提出了正交频分复用(OFDM)的调制技术。OFDM是一种多载波调制技术，其主要思想就是把高速率信源流通过串并变换，变成低速率的N路并行数据流，再用N个正交的子载波进行调制，如图2．1所示。由于引入了循环前缀CP，只要它的持续时间比信道的时延扩展时间大，就可以完全消除符号间干扰(ISI)。CP是附加在载荷数据前的码块的最后数据部分的重复，CP能有效消除码间干扰，使信道循环，并允许低复杂度的频域均衡。CP的缺点是它引入了冗余，影响了带宽的利用率。虽然CP在一定程度上减小了带宽利用率，但是CP的影响仅类似于单载波系统中升余弦滤波器中的“滚降系数"。由于OFDM各个子载波之间的正交性，允许子信道的频谱相互重叠，因此该技术可以最大限度的利用频谱资源，使信道中大部分带宽用来传输数据，这样可以大大弥补CP带来的带宽利用率损失。 第6页武汉科技大学硕士学位论文／，、，||。．LL／厂、阶U⋯1Ⅲf川1。。。I图2．1OFDM原理图不同于早期的多载波传输系统信号频带被划分为N个互不交叠的子载波频段，OFDM技术是利用信号频域上的正交性，而使得子载波信号频谱可以有1／2的重叠，从而得到高的频谱利用率。图2．2给出了OFDM系统的频谱示意图。正交性即不同载波之间在同一码元内积分为零，这样可以保证单位码元内虽然引入了码间干扰，但不产生信息的丢失。在调制端，子载波之间被调制为正交关系，而在解调端，接收到的数据必须同样保持正交性，才可能正确的对原始数据进行恢复【16】。图2．2OFI)M系统的频谱示意图OFDM调制可以用快速傅立叶反变换(IFFT)来实现，它能以低复杂度的变换生成大量的子载波，最多可达至U2048个。在OFDM系统中，时域资源以OFDM符号的形式获得，频域资源以子载波的形式获得。时问和频率资源可以被整合为子信道的形式分配给独立的用户。OFDM的数据传输速率也与子载波的数量有关。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术在频域内将给定信道分成许多正交子信道，每个子信道上使用一个或者多个子载波进行调制并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率，所以说OFDM增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。OFDMA是一种多址接入制式，将OFDM和FDMA技术结合形成的OFDMA技术是最常禽眨絮 武汉科技大学硕士学位论文第7页见的OFDM多址技术。它能够对下行子信道的多个用户的数据进行多元操作，并通过对上行链路子信道化实现上行的多址接入，又分为子信道OFDMA和跳频OFDMA【17】。1)子信道OFDMA-将整个OFDM系统的带宽分成若干子信道，每个子信道包含若干子载波，分配给一个用户，也可以一个用户占用多个子信道。OFDM子载波可以按照两种方式组合成子信道，集中式和分布式。如图2．3所示，集中式即将若干连续子载波分配给一个子信道，这种方式下系统可以通过频域调度选择较优的子信道进行传输，从而获得多用户分集增益。分布式系统将分配给一个子信道的子载波分散到整个带宽，各子信道的子载波交替排列，从而获得频率分集增益，如图2．4所示。用户l用户2用户3图2．3集中式子载波分配用户3t丁?t图2．4分布式子载波分配2)跳频OFDMA．-在这种系统中，分配给一个用户的子载波资源快速变化。每个时隙，此用户在所有子载波中抽取若干子载波使用；同一时隙中，各用户选用不同的子载波组，如图2．5所示。与基于频域调度的子信道化不同，这种子载波的选择通常不依赖信道条件而定，而是随机抽取。在下一时隙，无论信道是否发生变化，各用户都跳到另一组子载波发送，但使用的子载波互不冲突。在负载不是很重的系统中，跳频OFDMA可以简单有效的抑制蜂窝间干扰。、▲_．；l；；L▲；；；一．▲；；；|厂．▲；；；；．、▲I-●●●一伞●●●人一伞●●●、▲▲●●●●●●一一▲ll一▲．。。。I、▲I-●●●戌一▲l用一▲；；；；、▲■●●●●ll一▲；；i九一▲；|用一▲I．●●● 第8页武汉科技大学硕士学位论文时问一一，_一：2．1．2物理层的其它关键技术为了提高WiMAX系统在移动状态下应用时的覆盖和容量，白适应调制编码(AMC)、混合自动重传请求(HARQ)和多入多出(MIMO)等先进的物理层特性被引入到WiMAX中。1)AMC自适应调制编码根据无线链路条件，如时延扩展、多普勒频移等确定当前信道容量的情况，根据容量确定合适的编码调制方式，以便最大限度的发送信息，实现较高的速率。基站通过上行链路反馈的信号估计信道条件，然后根据估计出来的无线信道的优劣条件和当前资源的使用情况，自动调整信号的调制和编码方式。WiMAX将不同的编码和调制方式组合成若干种调制编码方案，供系统选择。当终端靠近基站时，会有高质量的信道条件，将被分配级别较高的调制编码方案，例如16QAM，3／4硒J率的Turbo码。这种调制编码方案的抗干扰性能和纠错能力较差，因此对信道质量的要求比较高，但能够获得较高的数据速率，提高链路的平均数据吞吐量。相反，处于基站边缘的用户，信道衰减J弧重且存在严重干扰和噪声，将被分配级别较低、具有较强纠错能力、抗噪声干扰性能较好的调制编码方案，以保证数据的可靠性。2)HARQ为了克服无线移动信道时变和多径对信号传输的影响，采用基于前向纠错(FEC)和自动重传请求(A901的差错控制方法，来降低系统的误码率以保证服务质量。虽然FEC方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不易于提供实时服务。为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求方案：即在一个ARO系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ：只有当FEC无法正常纠错时， 武汉科技大学硕士学位论文第9页才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组。ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量。HARQ技术属于差错控制技术的一种，接收方在解码失败的情况下，保存接收到的数据，并要求发送方重传数据，接收方将重传的数据和先前接收到的数据在解码之前进行组合。因此可以灵活的调整有效码元速率，补偿由于采用链路适配带来的误码。3)MIM0多入多出是一种多天线技术，它将多径作为一种有利因素加以利用，在提高频谱效率、支持更高速率的数据传输、提高信号传输质量、增加系统覆盖范围等方面有无可比拟的优势。利用各发射接收天线间的通道响应独立，创造出多个并行空信道，空时编码形成多个信息子流，经多个信道在同一频带时发送可以成倍增加系统容量和覆盖范围。MIMO技术的核心是空时信号处理，也就是利用在空间中分布的多个天线将时间域和空间域结合起来进行信号处理。广义的MIMO技术包括发射分集技术和空间复用技术。发射分集技术指的是在不同的天线上发射包含同样信息的信号，达到空间分集的效果，从而提高信道的可靠性，降低误码率。空间复用技术与发射分集不同，它在不同的天线上发射不同的信息，获得空间复用的增益，从而大大提高系统的容量和频率利用率。WiMAX协议中同时使用空时编码和空间复用的形式，在不增加带宽和发射频率的情况下，可以显著的提高系统的容量和频谱利用率。2．2MAC层WiMAX的MAC层协议参考模型采用分层结构，可以分为3个子层，包括特定业务汇聚子层(SSCS)、公共部分子层(CPS)和安全子层(SS)，如图2．6所示。其中，SSCS子层负责与高层接口，汇聚上层不同业务；CPS子层实现主要MAC功能，CPS子层可分为数据平面和控制平面；安全子层负责MAC层认证和加密功甜19】【20】。MAC层最显著的特征是，它是基于连接的，即所有用户终端的数据业务以及与此相联系的QoS要求，都是在连接的范畴中来实现的。每一个连接均由一个16bit的信道标识符(CID)来唯一地标识，这种基于连接的机制是提供QoS保障的基础。 第10页武汉科技大学硕士学位论文标准范畴R一弋CSSAP卜管理实体一特定服务汇聚子层。一。一特定服务汇聚了层一