第1章 IEEE 802.16标准和WirelessMAN 1
1.1 引言 1
1.2 IEEE 802.16 MAC层 2
1.2.1 MAC子层 3
1.2.2 MAC协议数据单元（PDU）格式 4
1.3 IEEE 802.16物理层（PHY） 6
1.3.1 下行链路子帧结构 6
1.3.2 上行链路子帧结构 7
1.3.3 复用技术 8
1.4 IEEE 802.16支持的业务 8
1.4.1 用户服务质量的支持 8
1.4.2 移动管理的支持 12
1.5 结论 15
参考文献 15
第一部分 射频、信号处理和MIMO 19
第2章 WiMAX射频系统及电路中的挑战 19
2.1 引言 19
2.2 RF的体系结构 20
2.3 TDD,FDD和HFDD结构 20
2.3.1 TDD 20
2.3.2 FDD 21
2.3.3 HFDD 22
2.3.4 RF接口 23
2.3.5 HFDD体系结构 24
2.3.6 TDD结构 24
2.3.7 I/Q基带结构1 25
2.3.8 I/Q基带结构2 26
2.3.9 MIMO、AAS和OFDMA的射频挑战 26
2.4 射频系统模块 28
2.4.1 频率合成器 28
2.4.2 功率放大器 29
2.4.3 滤波器 29
2.4.4 WiMAX规范 30
2.5 小结 31
参考文献 31
第3章 无线城域网物理层协议：信号处理视角 32
3.1 引言 32
3.2 IEEE 802.16e OFDMA的物理层规范 34
3.2.1 子信道组织的框架结构及类型 34
3.2.2 PUSC中的子信道组织结构 35
3.2.3 编码和调制 39
3.3 OFDMA接收机中主要的信号处理功能 40
3.4 同步 41
3.4.1 载波频率偏移（CFO）和符号定时估计 42
3.4.2 寻找下行链路前导码索引 43
3.4.3 小结 44
3.5 信道估计 44
3.5.1 导频处的最小均方值信道估计 44
3.5.2 频域内插（Interpolation）和时域平均 45
3.5.3 基于子空间的方法 45
3.5.4 IEEE 802.16e OFDMA中应用的信道估计方法 46
3.6 解调和解码 47
3.6.1 尾比特卷积编码（Tail-bitingCC）的解码 48
3.6.2 比特交织QAM调制下的分支度量（Branch Metric）的计算 48
3.7 后向兼容的延迟系统设计 49
3.7.1 帧结构的设计及其对同步和信道估计的影响 49
3.7.2 用数字说明帧结构对信道估计的影响 52
3.8 结论 56
3.9 开放性问题 56
参考文献 57
第4章 MIMO在无线城域网中的应用 59
4.1 引言 59
4.2 多输入多输出（MIMO）无线通信 60
4.2.1 MIMO系统模型 60
4.2.2 MIMO的系统容量 62
4.2.3 WiMAX中MIMO的容量 63
4.3 分组空时编码 65
4.3.1 分组空时码的不同类别 66
4.3.2 正交STC 67
4.3.3 WiMAX中的空时码 68
4.4 发射分集技术 69
4.4.1 发射分集技术的分类 69
4.4.2 空间分集的合并技术 70
4.4.3 接收分集和发射分集 70
4.4.4 极化分集和角分集 71
4.5 小结 71
参考文献 71
第5章 移动WiMAX下行链路中的MIMO频谱效率 73
5.1 引言 73
5.2 移动WiMAX概述 75
5.2.1 物理层 76
5.2.2 MAC层 80
5.3 移动WiMAX中的MIMO技术：自适应MIMO切换（AMS） 82
5.4 链路级性能评估 83
5.4.1 MIMO信道模型 83
5.4.2 STC MIMO模式的性能 84
5.4.3 SM MIMO模式的性能 87
5.4.4 MIMO物理层抽象 92
5.5 系统级性能评估 95
5.5.1 网络拓扑和频率复用 95
5.5.2 模式部署和链路预算 95
5.5.3 路径传播模型 96
5.5.4 干扰模型和载荷 97
5.5.5 OFDMA空中接口模型 97
5.5.6 仿真方法论 97
5.5.7 OFDMA调度器和HARQ 98
5.5.8 移动WiMAX MIMO下行链路系统级仿真结果 99
5.6 结论 104
参考文献 104
第二部分 协议问题 109
第6章 无线城域网中的媒体接入控制（MAC） 109
6.1 引言 109
6.2 IEEE 802.16的MAC层 109
6.2.1 IEEE 802.16标准MAC层的子层 110
6.2.2 服务流（SF）和连接（Connection） 112
6.2.3 帧结构 117
6.2.4 移动性 120
6.2.5 IEEE 802.16的开放问题 121
6.3 MAC层的ETSI HiperACCESS 123
6.3.1 汇聚层 123
6.3.2 DLC层 123
6.3.3 连接 124
6.3.4 帧结构 125
6.4 ETSI HiperMAN的MAC层 125
6.5 TTA WiBro的MAC层 125
参考文献 125
第7章 WiMAX网格网络中的MAC和QoS 128
7.1 引言 128
7.2 业务提供 128
7.2.1 业务和参数 128
7.2.2 业务实现方案 129
7.3 QoS构架 132
7.4 QoS调度 134
7.4.1 类型间调度 136
7.4.2 类型内调度 137
7.5 结论 138
参考文献 138
第8章 IEEE 802.16 WiMAX网格网络中的无线资源管理 140
8.1 引言 140
8.2 IEEE 802.16网格模式操作 141
8.2.1 调度 142
8.2.2 网络接入过程 144
8.2.3 隧道技术 148
8.2.4 安全性 148
8.3 树状拓扑多跳IEEE 802.16网络中的RRM 149
8.3.1 干扰感知（Interference-Aware）路由选择 149
8.3.2 干扰感知调度 150
8.4 网格拓扑多跳IEEE 802.16回程网络中的RRM 151
8.4.1 网格回程中的路由构建 151
8.4.2 网格BS调度 154
8.4.3 计算两条路由间的数据分派（Dispatching）延时 155
8.4.4 网格BS上的流水线分派（Pipeline Dispatch） 156
8.4.5 作为回程（Backhaul）的WiMAX网格网络：接入点和路由选择 157
8.5 结论 158
参考文献 158
第9章 无线城域网中的跨层设计 159
9.1 引言 159
9.2 无线通信系统的跨层设计 159
9.2.1 跨层设计的范例和方法 160
9.2.2 跨层反馈信息及其应用 161
9.3 无线城域网系统及其跨层协议 163
9.3.1 IEEE 802.16e OFDMA系统的帧结构 163
9.3.2 用于一项跨层协议的上行链路控制信道 166
9.4 IEEE 802.16e OFDMA系统的跨层设计 167
9.4.1 用于提高容量的跨层设计 167
9.4.2 QoS保证的跨层设计 176
9.4.3 用于节能设计的跨层 178
9.5 WirelessMANS系统跨层化设计前景 179
9.5.1 多跳中继系统的跨层设计 180
9.5.2 自适应跨层协议的设计 181
9.5.3 多天线系统的跨层设计 181
9.6 结论 182
参考文献 182
第10章 移动WiMAX中的移动性管理 185
10.1 移动WiMAX网络介绍 185
10.2 空闲模式管理 188
10.3 ASN锚定移动性管理 190
10.3.1 扫描进程 190
10.3.2 关联（Association）进程 191
10.3.3 切换进程 192
10.3.4 快速基站切换（FBSS）和宏分集切换（MDHO） 194
10.4 CSN锚定移动性管理 194
10.5 结论 196
参考文献 196
第11章 无线LAN/MAN异构网络中的动态网络选择 198
11.1 引言 198
11.2 网络选择判决 200
11.2.1 传统网络中的选择判决 201
11.2.2 未来网络中的选择判决 201
11.2.3 切换实施过程 203
11.2.4 网络选择触发 203
11.2.5 用户偏好的衡量标准与重要性 203
11.3 技术发展中的挑战 204
11.3.1 体系结构设计 205
11.3.2 判决衡量标准 207
11.3.3 网络选择判决方法 210
11.3.4 移动性管理功能 211
11.4 接入网中的选择策略 212
11.4.1 网络选择判决算法的类型 212
11.4.2 网络选择判决算法的发展现状 212
11.4.3 网络选择判决算法的分析和对比 214
11.4.4 网络选择判决算法的性能 214
11.5 基于用户效用的网络选择策略 215
11.5.1 吞吐量预测方法 215
11.5.2 用户效用函数（User Utility Function） 216
11.5.3 基于消费者盈余的网络选择策略 219
11.5.4 性能评估 221
11.6 结论 224
参考文献 225
第12章 对无线PAN、LAN和MAN中的移动性支持 229
12.1 IEEE 802中对移动性的相关规定 229
12.1.1 局域网（LAN）中的移动性 230
12.1.2 城域网（MAN）中的移动性 230
12.1.3 个域网（PAN）中的移动性 230
12.1.4 技术独立的移动性（Technology-Independent Mobility） 231
12.2 一般的移动性功能 231
12.2.1 探测可用的无线小区 231
12.2.2 切换判决及其准则 232
12.2.3 重建链路层连接 233
12.2.4 较高层中移动性的基本功能 233
12.3 IEEE无线网络中的切换支持机制 234
12.3.1 IEEE 802.11 234
12.3.2 IEEE 802.15.1 234
12.3.3 IEEE 802.15.3 234
12.3.4 可用无线小区的检测 235
12.3.5 切换判决准则 238
12.3.6 重建链路层连接 239
12.4 不同技术之间的切换 242
12.4.1 因特网工程任务组（IETF）的移动性支持 242
12.4.2 媒体独立切换 243
12.5 未来技术的发展趋势和挑战 243
参考文献 244
第13章 IEEE 802.16无线城域网（WiMAX）中的能量管理 246
13.1 引言 246
13.1.1 标准化活动 246
13.2 WiMAX概述 247
13.2.1 OFDMA 247
13.2.2 MAC层概述 248
13.3 IEEE 802.16 WiMAX协议中的PMP和网状模式 248
13.3.1 PMP和网格（Mesh）组网模式 248
13.3.2 PMP模式中的帧结构 249
13.3.3 网格模式中的帧结构 250
13.3.4 WiMAX网格网络中的分布式调度 251
13.4 IEEE 802.16e协议中的睡眠模式 252
13.5 下行链路业务的能量消耗分析 254
13.6 下行与上行链路业务的能量消耗分析 255
13.6.1 图13.7中的第一种情况 256
13.6.2 图13.7中的第二种情况 257
13.6.3 图13.7中的第三种情况 258
13.7 一般业务过程中的能量消耗分析 259
13.7.1 能量消耗 261
13.7.2 分组时延 262
13.8 结论 264
参考文献 265
第14章 无线城域网的链路自适应机制 266
14.1 引言 266
14.2 链路自适应的基本概念 267
14.2.1 单天线系统中的链路自适应 269
14.2.2 链路自适应多天线系统 271
14.3 无线系统链路自适应的相关研究 273
14.4 IEEE 802.16（WIMAX）中的链路自适应 275
14.4.1 空中接口的命名和物理层定义 276
14.4.2 监视信道：信道质量的测量 277
14.4.3 物理层（PHY）模式间的转换：媒体接入控制（MAC）功能 278
14.4.4 媒体接入控制对自动重传请求和混合自动重传请求的支持 279
14.4.5 WirelessMAN-SC的物理层 279
14.4.6 WirelessMAN-SCa的物理层 280
14.4.7 WirelessMAN-OFDM的物理层 280
14.4.8 WirelessMAN-OFDMA的物理层 282
14.5 HiperACCESS中的链路自适应 283
14.5.1 HiperACCESS中的自适应编码和调制 284
14.6 HiperMAN中的链路自适应 285
14.6.1 HiperMAN物理层 285
14.7 无线宽带（WiBro）中的链路自适应 286
14.8 开放性问题 287
14.8.1 更好的链路自适应算法：更智能的决策 287
14.8.2 越多越好：更多的物理层模式 287
14.8.3 相对与整体的协议层：更好的跨层方案 288
14.8.4 新型或反向兼容：把新型信道和信源编码方法融合到标准中去吗 288
14.8.5 激烈竞争或者合作：兼容性与协调性 288
14.9 结论 289
参考文献 289
第三部分 安全系统与策略 295
第15章 WiMAX/802.16安全威胁的分析 295
15.1 引言 295
15.2 方法 295
15.2.1 发生的可能性 296
15.2.2 对用户和系统的影响 298
15.3 分析 298
15.3.1 物理层的安全威胁 300
15.3.2 MAC层的威胁 301
15.4 结论 306
参考文献 307
第16章 固定WiMAX网络的技术经济分析 309
16.1 引言 309
16.2 技术-经济建模：方法论和工具 309
16.2.1 建立技术-经济模型的工具 310
16.2.2 灵敏度和风险分析 311
16.3 固定WiMAX系统的技术性能 311
16.3.1 标准和互操作性 311
16.3.2 频段和管理 312
16.3.3 范围和覆盖面积 313
16.3.4 容量 314
16.4 案例研究 315
16.4.1 关于市场和服务的输入 315
16.4.2 关于技术的输入 318
16.4.3 分析结果 320
16.4.4 灵敏度分析 323
16.4.5 风险分析 325
16.5 开放性问题 326
16.6 结论 327
参考文献 327
第17章 基于无线城域网的正交频分多址的性能 329
17.1 多载波、多用户、MIMO宽带系统 329
17.1.1 OFDMA 330
17.1.2 多用户分集 332
17.2 OFDMA的最优化 333
17.3 SISO/OFDMA的最优化 334
17.3.1 系统模型 335
17.3.2 OFDMA最优性的分析 336
17.3.3 数据结果 345
17.3.4 结论 350
17.4 MIMO/OFDMA的最优性 350
17.4.1 系统模型 350
17.4.2 OFDMA最优性的充分必要条件 352
17.4.3 特殊情形 353
17.4.4 数值算法 355
17.4.5 OFDMA子载波分配 357
17.4.6 结论 360
附录A 式（17.4）中的-Csum是一个凸函数 360
附录B 定理1中要求①的证明 361
附录C 高信噪比情形下的Pψ 362
附录D 定理5的证明 363
参考文献 365
缩略语 367