以IEEE 802.16e標準為基礎的寬帶無線技術已經成為WiMAX技術的主流，接入無線網絡已經成為很多人生活的一部分。為了滿足人們對傳輸速率日益增長和高速移動性的要求，IEEE在相繼推出了802.16a、802.16d、802.16e后，IEEE即將提出下一代的先進空口技術標準——802.16m。2006年12月IEEE啟動了IEEE 802.16m標準的制訂工作，很多全球著名廠家將參與其中。

WiMAX物理層的技術特點[1]：

(1)在物理層采用正交頻分復用，實現高效的頻譜利用率。

(2)雙工方式：支持時分雙工(TDD)、頻分雙工(FDD)，同時也支持半雙工頻分雙工(HFDD)。FDD需要成對的頻率，TDD則不需要，而且可以實現靈活的上下行帶寬動態分配。半雙工頻分雙工方式降低了終端收發器的要求，從而降低了對終端收發器的要求。

(3)可支持移動和固定的情況，移動速度最高可達120 km/h。

(4)帶寬劃分靈活，系統的帶寬范圍為1.25 MHz～20 MHz。WiMAX規定了幾個系列的帶寬：1.25 MHz的倍數系列、1.75 MHz的倍數系列。其中1.25 MHz倍數系列包括：1.25 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz、20 MHz等，1.75 MHz倍數系列包括：1.75 MHz、3.5 MHz、7 MHz、14 MHz等。

(5)使用先進的多天線技術提高系統容量和覆蓋范圍。

(6)采用混合自動重傳(HARQ)技術。混合自動重傳操作中融合了前向糾錯(FEC)的功能，使得每一次分組包的發送操作都能夠為最終的正確解碼做出貢獻。主要分為兩類：追趕合并和遞增冗余。

(7)采用自適應調制編解碼(AMC)技術。AMC根據接收信號的質量，隨時調整分組包的調制、編碼方式、編碼速率，使得系統在能夠達到足夠的可靠性的基礎上，使用盡可能高的數據傳輸速率。

(8)采用功率控制技術，目標是最大化頻譜效率，而同時滿足其他系統指標。

(9)采用先進的信道編碼技術增加通信質量，擴大覆蓋范圍。

從先進國際移動通信和下一代移動網絡的技術需求來看，未來移動通信的傳輸速率要求達到百兆比特位每秒甚至吉比特位每秒，目前的IEEE 802.16e中最高的物理層速率是75 Mb/s，為了能夠在保證通信質量的同時達到很高的數據速率，在未來的標準演進中，必須對物理層的關鍵技術進行有效的演進。

1 OFDM和OFDMA技術

在802.16d/16e中均引進了正交頻分復用(OFDM)和正交頻分復用多址(OFDMA)技術，在未來的物理層技術演進中，OFDM和OFDMA仍然是主要的關鍵技術之一。正交時分復用(OTDM)則是在最近倍受大家關注的另外一種復用技術，有可能成為未來的物理層復用技術之一。

1.1正交頻分復用

OFDM[2]的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。正交信號通過接收端采用相關技術分開，可以在一定條件下減少子信道間干擾(ICI)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可看作平衰落信道，從而消除了符號間干擾(ISI)。由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

OFDM技術之所以越來越受關注，是因為OFDM有很多獨特的優點：

頻譜利用率很高。

抗多徑干擾與頻率選擇性衰落能力強。

采用動態子載波分配技術能使系統達到最大比特率。

通過各子載波的聯合編碼，可具有很強的抗衰落能力。

基于離散傅立葉變換(DFT)的OFDM有快速算法，OFDM采用快速傅里葉變換(FFT)和逆快速傅里葉變換(IFFT)來實現調制和解調，易用數字信號處理器(DSP)實現。

除上述優點以外，OFDM也有3個較明顯的缺點：

對頻偏和相位噪聲敏感。

峰均功率比(PAPR)大，導致發送端放大器功率效率較低。

自適應的調制技術使系統復雜度有所增加。

OFDM作為保證高頻譜效率的調制方案已被一些規范及系統采用。OFDM將成為新一代無線通信系統中下行鏈路的最優調制方案之一，也會和傳統多址技術結合成為新一代無線通信系統多址技術的備選方案。

1.2正交頻分復用多址

在OFDMA系統中，用戶僅僅使用所有的子載波中的一部分，如果同一個幀內的用戶的定時偏差和頻率偏差足夠小，則系統內就不會存在小區內的干擾，比碼分系統更有優勢。

由于OFDMA可以把跳頻技術和OFDM技術相結合，因此可以構成一種更為靈活的多址方案，此外由于OFDMA可以靈活地適應帶寬要求，可以與動態信道分配技術結合使用來支持高速的數據傳輸。

在未來的物理層技術演進中，OFDMA仍然會作為一種非常重要的關鍵技術繼續保留。