WiMAX 5.8GHz收發機射頻模組

國

立

交

通

大

學

電信工程學系

碩

士

論

文

WiMAX 5.8GHz 收發機射頻模組

WiMAX 5.8GHz Transceiver RF Module

研 究 生：劉獻文

指導教授：張志揚 教授

W i M A X 5 . 8 G H z 收 發 機 射 頻 模 組 學生：劉獻文 指導教授：張志揚 教授 國立交通大學電信工程學系﹙研究所﹚碩士班 摘 要 本論文研製之 WiMAX 5.8GHz 收發機射頻模組，係用 FR4 六層電路板實現， 使用 TI 公司的 RFIC。 系統架構採用 TDD 架構，原先提出兩種架構，後來主要基於成本考量，並 且比較兩架構的優缺點後，採用其中一種架構。完成電路圖、佈局與實作後。 TX輸出功率可達-6dBm，RX的增益控制範圍是 5～60dB，OP1dB為-7.83dBm。

WiMAX 5.8GHz Transceiver RF Module

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

student：Hsien-Wen Lau Advisors：Dr. Chi-Yang Chang

Department of Communication Engineering National Chiao Tung University

ABSTRACT

The proposed WiMAX 5.8GHz Transceiver RF Module is fabricated with 6-layer FR4 printed circuit board. The architecture is mainly following the TI’s RFIC.

System architecture belongs to TDD. Originally, two kinds of architecture are considered. For cost-down consideration, one of them is adopted. After finishing of circuit schematic block diagram, layout, and fabrication, the measured TX output power attains -6dBm, the RX gain control range is from 5dB to 60dB, and OP1dB is -7.83dBm.

誌

謝

這篇論文能夠完成，首先要感謝指導教授張志揚博士。在這兩年交大電信碩士班的求學生涯之中，無論是研 究上的寶貴意見，或是生活上的問候，都惠我良多。特別是在去年（民國 96 年）聖誕假期，因為當時研究進度 比較吃緊，只好打電話向我的指導教授求救，儘管假期被打擾，他還是不嫌麻煩地指導我，讓我感激不盡。再來， 要感謝所有口試委員的聆聽與指導。感謝父母的養育之恩，不辭辛勞地從小栽培我到研究所，並且真正關心我， 沒有他們的付出，就沒有現在的我。論文的撰寫部分，擅長蒐集資料的李建育學長，幫我找了蠻多很有用的資料， 使我論文寫作更順利，因為學校沒有這方面的儀器，我也多次到他的地方請他幫忙量測，實在很感謝他。論文的 實作部份，首先感謝大姐（黃淑敏女士）精湛的焊工，替我解決很多不好處理的焊接問題；再來是陪我一路走過 無數次耗時乏味量測過程的標哥（梁清標學長），多次細心提醒我容易遺忘的細節，也一起厚臉皮打電話要樣本， 打到我們都不好意思，研究低潮時，也一起去拜靈驗的交大土地公；陳慧諄學長豐富紮實的 PCB 偵錯經驗，多次 耐心幫我檢查出量測上裝置或設定的錯誤，沒有這些，所有量測幾乎都免談，並且在一開始的分工提出有用的意 見，證明薑是老的辣；盧約廷學長多次不嫌麻煩地幫我們接洽校外量測的事情，因為學校沒有這方面的儀器，實 在很感謝他，而且這些都是增加他額外的工作量；黃順賢先生經驗老到可靠的 PCB 佈局技術，也幫了很多忙；小 游幫我們一起做瑣碎的備料工作，畢竟 333 個元件要到齊而且不能出差錯，也是需要細心加極度耐心的工作；已 經是爸爸的阿 Ben，無私地提供了濾波器測試的經驗，在業界實屬不易。黃姿璇、陳秋如、徐子瀚、柯國仁、王 大維、羅泰麟、陳揚鮮、曾聖哲……等學長、學姊、同學或學弟，可能有些不認識我，有些認識，因為我是個容 易緊張不擅長表達的人，有了你們一起經歷每個月的開會，使我在報告時的壓迫感不致於那麼強烈，起碼要上台 承受壓力的不是只有我一個，謝謝你們。此外，謝謝 918 實驗室借我們量測的儀器。在生活的鼓勵上，感謝為人 寬厚誠懇的旭哥（呂永旭學長），多次給了精神上的支持，使我在研究低潮時又爬起來，你的胸襟更是我學習的 榜樣；實力堅強的劉文俊學長勉勵我，也讓我更有研究動力。關於這篇論文要感謝的人族繁不及備載，如有遺漏， 敬請見諒。

目

錄

中文提要 ……… i 英文提要 ……… ii 誌謝 ……… iii 目錄 ……… iv 表目錄 ……… vi 圖目錄 ……… vii 符號說明 ……… ix 一、 緒論……… 1 1.1 寬頻無線的演進……… 1 1.1.1 窄頻無線市內用戶迴路系統……… 1 1.1.2 第一代寬頻系統……… 2 1.1.3 第二代寬頻系統……… 3 1.1.4 標準化系統的出現……… 3 1.2 定點寬頻無線與行動寬頻無線的應用……… 5 1.3 其他寬頻無線技術與 WiMAX 之比較……… 7

1.3.1 3G（Third-Generation Cellular Systems）……… 7

1.3.2 Wi-Fi 系統……… 8 1.3.3 比較……… 9 1.4 頻譜與未來挑戰……… 11 1.5 研究動機與論文組織……… 14 二、 WiMAX 規格及收發機射頻相關理論……… 15 2.1 WiMAX 最初憑證內容……… 16 2.2 WiMAX 的獨特功能……… 17 2.3 IEEE 802.16-2004 WiMAX 實體層操作與量測……… 19 2.3.1 無線介面……… 19 2.3.2 發射機測試……… 23 2.3.3 接收機測試……… 28 2.4 射頻系統的挑戰……… 30 2.4.1 TDD、FDD 與半分頻雙工（Half FDD；HFDD）架構……… 30 2.4.2 架構設計者的鏈路規劃考量……… 35 2.4.3 MIMO、AAS 及 OFDMA 的射頻挑戰……… 37 2.4.4 射頻電路方塊……… 40 2.4.5 WiMAX 規格……… 47 三、 收發機射頻模組……… 49 3.1 架構方塊圖……… 50 3.1.1 系統架構方塊圖 1……… 51

3.1.3 決定系統架構方塊圖……… 55 3.2 RFIC 元件特性……… 57 3.2.1 TRF2436……… 57 3.2.2 TRF2432……… 58 3.2.3 較高 IF 的 SAW 濾波器 TFS 398E……… 59 3.3 電路圖（schematic）……… 60 3.4 佈局（layout）……… 65 3.5 量測方法……… 70 3.6 量測結果……… 73 3.6.1 RX 部分……… 73 3.6.2 TX 部分……… 75 3.6.3 其他……… 79 四、 結論……… 81 4.1 結論……… 81 參考文獻 ……… 82

表

目

錄

一、 緒論……… 二、 WiMAX 規格及收發機射頻相關理論……… 表 2.1 定點和行動 WiMAX 最初的憑證內容……… 16 表 2.2 調變與編碼組合……… 21 表 2.3 發射機功率等級控制規格……… 24 表 2.4 發射機星圖誤差規格……… 25 表 2.5 接收機靈敏度規格（dBm）……… 29 表 2.6 RX 規格……… 47 表 2.7 TX 規格……… 48 三、 收發機射頻模組……… 四、 結論………

圖

目

錄

一、 緒論……… 二、 WiMAX 規格及收發機射頻相關理論……… 圖 2.1 OFDM 副載波……… 19 圖 2.2 下行與上行副訊框……… 19 圖 2.3 長報頭……… 20 圖 2.4 通道編碼……… 21

圖 2.5 安杰倫（Agilent）89600 WiMAX 下行訊框 I／Q 量測………… 22

圖 2.6 下行副訊框功率量測……… 24 圖 2.7 RCE 結果的數值展示……… 26 圖 2.8 頻譜屏蔽與限制……… 27 圖 2.9 TDD 射頻系統……… 30 圖 2.10 FDD 射頻系統……… 31 圖 2.11 HFDD 射頻系統……… 33 圖 2.12 HFDD 架構……… 35 圖 2.13 ZIF 架構方塊圖……… 36 圖 2.14 I／Q BB 架構 1……… 36 圖 2.15 I／Q BB 架構 2……… 37 三、 收發機射頻模組……… 圖 3.1 TI 公司之 WiMAX 的系統架構及其規格……… 50 圖 3.2 系統架構方塊圖 1……… 51 圖 3.3 系統架構方塊圖 2……… 53 圖 3.4 TRF2436 的 IC 內部方塊圖……… 57 圖 3.5 TRF2432 的 IC 內部方塊圖……… 58 圖 3.6 SAW 濾波器 TFS 398E 的頻率響應……… 59 圖 3.7 TRF2436 周邊電路……… 60 圖 3.8 測試點……… 61 圖 3.9 MF5825 周邊電路……… 61 圖 3.10 TRF2432 周邊電路……… 62 圖 3.11 連接測試板 I／O 埠周邊電路……… 62 圖 3.12 射頻模組電路板（左）與測試板之連接……… 63 圖 3.13 連接外掛 PA 板 I／O 埠周邊電路……… 63 圖 3.14 表層……… 65 圖 3.15 中間層 1……… 65 圖 3.16 中間層 2……… 65 圖 3.17 中間層 3……… 66 圖 3.18 中間層 4……… 66

圖 3.20 表層焊點光罩……… 67 圖 3.21 表層輪廓……… 67 圖 3.22 針對通孔（through hole）的鑽孔圖……… 67 圖 3.23 針對通孔的鑽孔引示（drill guide）……… 68 圖 3.24 底層裸銅光罩……… 68 圖 3.25 射頻模組電路板……… 68 圖 3.26 測量 RX 增益及 P1dB 的裝置圖……… 70 圖 3.27 測量 TX 的 EVM 與輸出功率裝置圖……… 70 圖 3.28 測量回流損失（Return loss）裝置圖……… 71 圖 3.29 TX 的 I／Q 直流偏移校正前頻譜……… 71 圖 3.30 TX 的 I／Q 直流偏移校正後頻譜……… 72 圖 3.31 TRF2436 的增益與 IP1dB 量測結果……… 73 圖 3.32 TRF2432 的增益與 OP1dB 量測結果……… 74 圖 3.33 射頻模組電路板的增益及 OP1dB 量測結果……… 74 圖 3.34 射頻模組電路板的類比增益控制……… 75 圖 3.35 輸入 64QAM 調變，通道頻寬 10MHz 訊號的 EVM vs 輸出功率 圖……… 76 圖 3.36 輸入 64QAM 調變，通道頻寬 10MHz 訊號的數位增益控制…… 76 圖 3.37 輸入 64QAM 調變，通道頻寬 7MHz 訊號的 EVM vs 輸出功率 圖……… 77 圖 3.38 輸入 64QAM 調變，通道頻寬 7MHz 訊號的數位增益控制……… 77 圖 3.39 輸入 64QAM 調變，通道頻寬 5MHz 訊號的 EVM vs 輸出功率 圖……… 78 圖 3.40 輸入 64QAM 調變，通道頻寬 5MHz 訊號的數位增益控制……… 78 圖 3.41 回流損失（return loss）量測結果……… 79 圖 3.42 LO 相位雜訊與頻譜圖……… 79 四、 結論………

符 號 說 明 β ：超取樣虛擬近似值係數 max ε ：峰值攻率等級 x ε ：平均功率等級 λ ：波長 ρ ：相關係數 σ ：標準差

：1x Evolution Data Optimized 1x

EV-DO ：1x 演進-數據增強

：Third-Generation Cellular Systems 3G

：第三代行動通訊

：Third-Generation Partnership Project；3GPP 3GPP

：第三代行動電話合作伙伴計畫 ：Advanced Antenna System AAS

：先進式天線系統

：Adjacent Channel Leakage Ratio ACLR

：鄰近通道漏波比

：Adjacent Channel Power Ratio ACPR

：鄰近通道功率比

：analog to digital converters A／D

：類比數位轉換器

：Advanced Encryption Standard AES

：新一代加密標準

：Automatic Frequency Control AFC

：自動頻率控制 ：analog gain control AGC

：類比增益控制

：amplitude modulation AM

：調幅

：Adaptive Modulation and Coding AMC

：Access Point AP

：Wi-Fi 的基地台

：Automatic Retransmission reQuests ARQ

：自動重傳請求

：Additive white Gaussian noise AWGN

：加成性高斯白雜訊

：Advanced Wireless Services AWS ：先進無線服務（頻帶名稱） BBa ：上行或下行頻帶寬 ：Baseband BB ：基頻 BBd ：下行頻帶寬

：bit error rate BER

：位元錯誤率

：binary phase shift keying BPSK

：二進制移相鍵控

：Broadband Radio Services BRS ：寬頻無線電服務（美國的頻帶名稱） BBs ：上下行頻帶間隔 BBu ：上行頻帶寬 ：convolutional code CC ：摺積碼

：Complementary Cumulative Distribution Function CCDF

：補累積分布函數

：Cumulative Distribution Function CDF

：累積分布函數

：Code Division Multiple Access CDMA

：分碼多重存取

rej

cochannel_ ：不希望訊號低於要求訊號的 dB 數

：Customer Premise Equipment CPE

：Carrier Sense Multiple Access CSMA

：載波感測多重存取 d ：天線間隔

：digital to analog converters D／A

：數位類比轉換器

：digital audio radio services DARS

：數位音訊廣播服務（美國的頻帶名稱） ：direct current

DC

：直流

：digital gain control DGC

：數位增益控制 ：data link

DL

：資料傳輸裝置

：Data Over Cable Services Interface Specification DOCSIS

：纜線服務數據介面規格 ：Digital Subscriber Line DSL

：數位用戶線路

：Discrete-Time Signal Processing DSP

：離散時間訊號處理

：Extensible Authentication Protocol EAP

：可擴充式驗證協定 ：Equal Gain Combining EGC

：等增益組合

：Effective Isotropic Radiated Power EIRP

：有效等向輻射功率 ：electronic service guide ESG

：電子服務導引

：European Telecommunications Standards Institute ETSI

：歐州電信標準協會 ：Error Vector Magnitude EVM

)

：The Federal Communications Commission FCC

：美國聯邦通訊委員會 ：frame control header FCH

：訊框控制標頭

：Frequency Division Duplexing FDD

：分頻雙工

：Forward Error Correction FEC

：向前糾錯

：Fast Fourier Transform FFT

：快速傅利葉轉換

Filter_rej ：RX 頻帶範圍的 TX 射頻濾波器衰減

(

L max

F ，ε _：參數σ2_{單一瑞利分布副載波的 CDF} ：Flame Retardant Type 4

FR4

：防火 4 型 ：Gain G

：增益

：General Purpose I/O GPIO

：通用輸入輸出

：Global Positioning System GPS

：全球位置測定系統

：Global System for Mobile Communications GSM

：全球行動通信系統 ：Half FDD

HFDD

：半分頻雙工

：HIgh-PERformance Metropolitan Area Network

HIPERMAN

：高效能都會網路

：High Speed Downlink Packet Access HSDPA

：高速下行封包存取

：High Speed Packet Access HSPA

：高速封包存取

：High Speed Uplink Packet Access HSUPA

：Input Backoff IBO ：輸入倒退 ：Integrated Circuits IC ：集成電路（或稱積體電路） ：identification ID ：身分

：Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE

：電機電子工程師協會 ：Intermediate Frequency IF

：中頻

：Inverse Fast Fourier Transform IFFT ：反快速傅利葉轉換 ：Input／Output I／O ：輸入輸出 ：Internet Protocol IP ：網際網路通訊協定 IP1dB ：增益 1dB 壓縮點輸入功率 ：Inphase-Quadrature phase I／Q ：同相正交相位 ：Image Reject IR ：鏡像消除 ：Intermediate System IS ：中間系統 ：long L ：長帶（頻帶名稱） ：Local Area Networking LAN

：區域網路

：Local Multipoint Distribution Systems LMDS

：區域多點分散式系統 ：low-noise amplifier LNA

：Local Oscillator LO ：本地振盪 ：Line-Of-Sight LOS ：直視性 ：Long-Term Evolution LTE ：長期演進

：Media Access Control MAC

：媒介存取控制

：Metropolitan Area Network MAN

：都會區域網路

Mask ：TX 雜訊領域功率低於 TX 中心頻的 dB 數 ：Multiple Input/Multiple Output

MIMO

：多重輸入與多重輸出 ：Miniature Micro Coaxial MMCX

：微型微同軸電纜

：Multichannel Multipoint Distribution Services MMDS

：多通道多點分散式服務 ：MPEG Audio Layer III MP3

：MPEG 第三代聲音文件壓縮格式 ：Motion Picture Experts Group MPEG

：動態影像壓縮標準

：Maximum Ratio Combining MRC ：最大比率組合 ：mobile station MS ：行動裝置 ：noise figure NF ：RX 雜訊指數 ：None-Line-Of-Sight NLOS ：非直視性 ：near Zero IF NZIF ：近零中頻

：Output Backoff OBO

：輸出倒退

：Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM

：正交分頻多工

：Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDMA ：正交分頻多重進接 OP1dB ：增益 1dB 壓縮點輸出功率 ：overdrive OV ：過度驅使 P1dB ：增益 1dB 壓縮點功率 ：Power Amplifier PA ：功率放大器

：Peak-to-Average Power Ratio PAR

：峰均比

：Personal Communications Services PCS

：個人通訊服務

：Personal Data Assistant PDA

：個人數位助理 ：Protocol Data Unit PDU ：協定數據單元 ：Physical layer PHY ：實體層 Pin ：輸入功率 inav P ：輸入平均功率 inSat P ：輸入飽和功率 ：Phase Modulation PM ：調相 o P ：TX 每單位訊號頻寬輸出功率 Pout ：輸出功率

：Portable Spectrum Analyzer PSA

：pulse width modulation PWM ：脈寬調變 ：Quality Factor Q ：品質因數

：Quadrature Amplitude Modulation QAM

：正交振幅調變 ：Quality of Service QoS

：品質服務

：Quadrature Phase Shift Keying QPSK

：正交相移鍵控 ：Release 5 R5

：第五版

：Relative Constellation Error RCE

：相對星圖誤差 ：Radio-Frequency RF

：射頻

：Radio-Frequency Integrated Circuits RFIC

：射頻集成電路（或稱射頻積體電路） ：Reed-Solomon

RS

：里德所羅門

：receive/transmit transition gap RTG ：收發轉換間斷 ：Receiver RX ：接收機 RXIF ：RX 鏈的中頻通道頻率 RXRF ：RX 鏈的射頻通道頻率 RXRF+ ：RX 鏈的射頻頻帶最高通道頻率 RXRF- ：RX 鏈的射頻頻帶最低通道頻率

：Surface Acoustic Wave SAW

：表面聲波

：Selection Diversity Combining SDC

：Single In Single Out SISO

：單輸入單輸出

：Signal to Noise plus distortion ratio SNDR

：訊號與雜訊加失真比 ：signal-to-noise ratio SNR

：訊雜比

：Small Office, Home Office SOHO

：家庭辦公室

：Serial Peripheral Interface SPI

：系列周邊介面

：Time Division Duplexing TDD

：分時雙工

：Time Division Multiplexing TDM

：分時多工

：Time Division-Synchronous CDMA TD-

SCDMA ：分時-同步分碼多重存取 ：transmit/receive transition gap TTG ：發收轉換間斷 ：Transmitter TX ：發射機 TXIF ：TX 鏈的中頻通道頻率 TXRF ：TX 鏈的射頻通道頻率 TXRF- ：其他頻帶 TX 鏈的射頻頻帶最低通道頻率 ：ultrahigh frequency UHF ：超高頻（頻帶名稱）

：Universal Mobile Telephone System UMTS

：通用行動通信系統

：Unlicensed National Information Infrastructure U-NII

：免執照無線資訊傳輸設備（美國的頻帶名稱） Vagc ：類比增益控制電壓

：very high frequency VHF

：Voice over Internet Protocol VoIP

：寬頻電話

：Vector Signal Analyzer VSA

：向量訊號分析儀

：Wireless Communication Services WCS ：無線通訊服務（美國的頻帶名稱） ：Wireless Broadband WiBro ：無線寬頻網際網路的技術（韓國） ：Wireless Fidelity Wi-Fi ：無線相容性認證

：Worldwide Interoperability for Microwave Access WiMAX

：全球微波存取互通介面標準 ：Wireless Internet Service Provider WISP

：無線網路服務業者 ：wireless local-loop WLL

：無線市內用戶迴路

：Wireless Regional Area Networks WRAN

：無線區域網路

：Zero Intermediate Frequency ZIF

一、緒 論

1.1 寬頻無線的演進

WiMAX 有別於傳統固接式技術，大部分由新成立的公司看到無線系統的爆發 性潛能而投入。在效能容量、通訊協定、頻譜、支援的應用服務都和其他無線方 案大不相同。寬頻無線之前一直發展變化不定，部分因為業界沒共通標準， WiMAX 正是改變這種情況的產業標準。 WiMAX技術演變大致分四個時期：（1）窄頻無線市內用戶迴路系統，（2） 第一代「直視性」（Line-Of-Sight；LOS）寬頻系統，（3）第二代「非直視性」 （None-Line-Of-Sight；NLOS）寬頻系統，（4）標準化寬頻無線系統。

1.1.1 窄頻無線市內用戶迴路系統

「無線市內用戶迴路」（wireless local-loop；WLL）在開發中國家如中國、印 度、印尼、巴西和俄羅斯都十分成功提供電話語音。原因是電話語音高度需求， 而現行基礎建設無法支持。 WLL 系統必須提供加值服務才有競爭力。許多業者以提供高速上網的無線系 統來做市場區隔，例如 AT＆T 在 1997 年 2 月發展 1900MHz 的「個人通訊服務」

（Personal Communications Services；PCS）提供兩條語音線路及一個 128kbps 的

數據連線。這個以「天使專案」（Project Angel）為代號發展的系統是第一個使

而中止。

同時期有新的小公司提供無線上網，這些「無線網路服務業者」（Wireless

Internet Service Provider；WISP）建佈在免執照的 900MHz 及 2.4GHz 頻帶。限制

用戶要在屋頂安裝天線，所以只能建佈在鄰近區域或小城鎮。連線速度每秒幾百

kbit。

1.1.2 第一代寬頻系統

無線系統要提供更快的連線速度才能與 DSL 及 Cable Modem 競爭，所以往更

高頻率發展，像 2.5GHz 及 3.5GHz 頻帶。提供非常高速的「區域多點分散式系

統」（Local Multipoint Distribution Systems；LMDS）佈建在毫米波的頻帶如

24GHz 及 39GHz 連線速度每秒幾百 Mbit。LMDS 主要是商業用戶，90 年代後期

快速成長短暫成功，無法持續成長是因為難以到屋頂安裝天線及只有短距離容

量。

90 年代後期另個無線寬頻系統「多通道多點分散式服務」（Multichannel

Multipoint Distribution Services；MMDS），建佈在 2.5GHz 頻帶，本來此頻帶用

在沒有有線電視地區的無線廣播視訊，被衛星電視毀滅本來的事業，新用途做單

向無線上網以電話線為回程。1998 年 12 月「美國聯邦通訊委員會」（The Federal

Communications Commission；FCC）開放 MMDS 頻帶，允許雙向。MCI WorldCom

及 Sprint 各花十億美金購買 MMDS 頻譜發展高速定點無線解決方案。

LOS 傳輸路徑需求是最大阻礙。因覆蓋大範圍，系統容量也受限。

1.1.3 第二代寬頻系統

第二代寬頻系統可解決 LOS 問題，容量較大。透過蜂巢式架構及訊號處理技

術改善多路徑鏈結層及系統效能。新公司的專利解決方案大都可在 NLOS 安裝用

戶屋簷下天線，依然有良好效能。像「正交分頻多重進接」（Orthogonal Frequency

Division Multiple Access；OFDMA）、「分碼多重存取」（Code Division Multiple

Access；CDMA）和多重天線處理。像 SOMA Networks 及 Navini Networks 發展

的鏈結層使桌上型用戶數英里內都不需要戶外天線。第二代定點無線寬頻系統的

細胞服務範圍數英里每秒數 Mbit 流量。

1.1.4 標準化系統的出現

「電機電子工程師協會」（Institute of Electrical and Electronics Engineers；IEEE）

在 1998 年組成 802.16 群組，發展「無線都會區域網路」（Wireless Metropolitan

Area Network；Wireless MAN）的標準。本來發展 10G～66GHz 頻帶解決方案提

供高速連線給無法獲得光纖連線的企業，如第一代的毫米波 LMDS 可連到光纖

環狀網路，以點對點組態分配頻寬。IEEE 802.16 群組在 2001 年 12 月通過

「Wireless MAN-SC」標準，指定實體層是單載波調變技術，媒介存取控制（MAC）

層是脈衝「分時多工」（Time Division Multiplexing；TDM）架構支援「分頻雙

工」（Frequency Division Duplexing；FDD）和「分時雙工」（Time Division

2003 年的 IEEE 802.16a 這個群組擴充修改 2G～11GHz 需執照及免執照頻率，

規定 NLOS 佈建在這個區間。其中 OFDM 加入實體層支援多重路徑環境的佈建。

之前 IEEE 802.11 標準就有把 OFDM 用在寬頻解決多重路徑問題。IEEE 802.16a

也指定 MAC 層額外選項支援「正交分頻多重存取」（Orthogonal Frequency

Division Multiple Access；OFDMA）。

2004 年修改 802.16 成為 802.16-2004 取代 802.16a 及 802.16c 成單一標準，也

被「歐州電信標準協會」（European Telecommunications Standards Institute；ETSI）

採用為「高效能都會網路」（HIgh-PERformance Metropolitan Area Network；

HIPERMAN）標準的基礎。2003～2005 年 12 月 802.16e-2005 加強允許車輛行動

運用的規格，修定 802.16e，規定可變動 OFDM 做實體層標準，修定 MAC 層可

適應高速移動。

IEEE 802.16 採納為數眾多的選項，要使 802.16 家族多樣標準發展互通解決方

案，縮小標準範圍及採用共同選項。驗證可以成為互通的任務還是要留給業界來

完成。WiMAX 聯盟就是解決這個問題及推廣 IEEE 802.16。WiMAX 聯盟循之前

Wi-Fi 聯盟的模式，因為 Wi-Fi 推廣 IEEE 802.11 家族及產品互通測試極度成功。

WiMAX 有來自不同領域的產業，如半導體公司、設備廠、系統廠及服務業。2006

年 1 月宣佈第一個定點應用產品通過 802.16-2004。許多廠商之前的專利解決方

案也宣佈改採定點或行動 WiMAX。WiMAX 認證產品的出現是寬頻無線史的重

1.2 定點寬頻無線與行動寬頻無線的應用

定 點 寬 頻 無 線 可 分 為 「 點 對 點 」 （ point-to-point ） 及 「 點 對 多 點 」 （point-to-multipoint）。點對點應用在建築物間校園網路和微波基幹網路連線。 點對多點應用在（1）住宅區、小型辦公室或家庭辦公室（SOHO）和中小企業 寬頻市場：可獨立於現存電信業者之外，安裝戶外天線或室內整合型無線電數據 機；戶外天線使基地台涵蓋大，可減少基地台數省成本，數據機省到府安裝成本， 開發中國家人力便宜且不考慮美觀多使用戶外天線，（2）類似 T1/E1 或部分型 T1/E1（Fractional T1）企業服務：全球只有小部分商業大樓鋪有光纖，企業用戶 有明顯需求，WiMAX 在快速市場反應時間、價格和動態配置頻寬勝過其他有線 網路方案，（3）Wi-Fi 熱點無線基幹網路：已開發國家大量 Wi-Fi 熱點在公共區 域佈建，大都以固網寬頻連線連接熱點和「網路撥接節點」（Point Of Presence）。 WiMAX 提供給熱點比固網更快更便宜的選擇，WiMAX 也可以做 3G 行動電話 的基幹網路。開發中國家未鋪設固網寬頻急於趕上已開發國家可能採用 WiMAX 定點寬頻。 行動寬頻無線第一步把遊牧功能加到定點寬頻，寬頻連線隨身帶著走，也許不 能以車行速度但允許步行速度。有些地方固網業者沒有自己的行動電話，PCS 及 3G 頻帶可用 WiMAX 來提供行動通訊，也可防止客戶轉向。現行行動電話業者 比較不採用 WiMAX 而繼續 3G 朝更高數據傳輸速率，但仍可把 WiMAX 用在都 會區。行動 WiMAX 低延遲時間可提供 VoIP 服務，如語音聊天室、「隨壓即說」

（push-to-talk）和多媒體聊天室。彈性通道頻寬、不同服務品質等級、可提供高

頻寬及低延遲時間使電信業者達到差異化。例如，WiMAX 可嵌入個人隨身遊戲

1.3 其他寬頻無線技術與 WiMAX 之比較

1.3.1 3G（Third-Generation Cellular Systems）

原來「全球行動通信系統」（Global System for Mobile Communications；GSM）

的行動電話業者，現在都朝向 3G 佈建「通用行動通信系統」（Universal Mobile

Telephone System；UMTS）和「高速下行封包存取」（High Speed Downlink Packet

Access；HSDPA）網路，傳統 CDMA 業者佈建「1x 演進-數據增強」（1x Evolution

Data Optimized，1x EV-DO）做為寬頻數據解決方案。中國及亞洲有些國家電信

業 者 採 「 分 時 - 同 步 分 碼 多 重 存 取 」 （ Time Division-Synchronous CDMA ；

TD-SCDMA）作為 3G 解決方案。這些方案提供每秒數百 k～數 Mbit 的數據傳輸

能力。

HSDPA 定義在「第三代行動電話合作伙伴計畫」（Third-Generation Partnership

Project；3GPP）的 UMTS 第五版（Release 5；R5），使用一個 5MHz 通道提供

用戶峰值傳輸速率（第二層數據流量）達 14.4Mbps，用到 15 個編碼，比較不可

能在手機終端實作。用 5 到 10 個編碼，可達 3.6Mbps 到 7.2Mbps 峰值傳輸速率；

用戶平均得到 250kbps 到 750kbps 的速率，還有其他增強措施。HSDPA 除非有

針對上行技術補強，否則上行峰值傳輸速率只會小於 384kbps，平均 40k～

100kbps，「高速上行封包存取」（High Speed Uplink Packet Access；HSUPA）

即是針對上行介面的版本，HSDPA 與 HSUPA 合起來稱「高速封包存取」（High

多播和廣播服務。

1x EV-DO 由 3GPP2 組織定義到第二代 IS-95 CDMA 系統的高速數據標準，支

援 1.25MHz 通道提供下行峰值傳輸速率 2.4Mbps。用戶平均享受 100k～300kbps 數據速率。1x EV-DO 修訂版 A 峰值傳輸速率 3.1Mbps，修訂版 B 為 4.9Mbps。 這三個版本上行數據傳輸 1.8Mbps。修訂版 B 的通道包含更寬頻頻寬，上下行數 據傳輸更快。3GPP2 更長期計畫採更寬通道頻寬，如 EV-DO 修訂版 C 使用 20MHz 通道頻寬下行達 200Mbps，上行 45Mbps。 3G 系統也支援多媒體服務，1x EV-DO 修訂版 A 降低空中介面延遲時間達 30ms，採用戶內品質服務（QoS）和快速站台之間交遞（intersector handoff）。

1x EV-DO 支援多播與廣播（Multicast and Broadcast）服務。

「長期演進」（Long-Term Evolution；LTE）目標下行峰值傳輸速率 100Mbps，

上行 50Mbps，平均頻譜效益是 HSPA R6 的 3～4 倍。為了達到此目標，空中介

面可能要像 WiMAX 採 OFDM/OFDMA 及「多重輸入與多重輸出」（Multiple

Input/Multiple Output；MIMO）。

1.3.2 Wi-Fi 系統

Wi-Fi 主要是區域網路（Local Area Networking；LAN）技術，提供室內寬頻服

務，支援 54Mbps 實體層峰值傳輸速率，覆蓋範圍室內 100 英呎。都會區佈建在

路燈或樓頂的高功率發射器，發射出免執照頻帶發射允許最大功率。即使使用高

要密集佈建基地台。Wi-Fi 的峰值傳輸速率比 3G 要高得多，因為使用較大的

20MHz 通道頻寬。戶外 Wi-Fi 缺點使用缺乏效率的「載波感測多重存取」（Carrier

Sense Multiple Access；CSMA）協議，免執照頻帶干擾限制及本身設計非針對高

速行動性。Wi-Fi 勝過 3G 及 WiMAX 是市場上有很多終端設備可選擇，大多數

筆電、「個人數位助理」（Personal Data Assistant；PDA）、室內無線電話、行

動電話、數位相機及媒體播放機也內建 Wi-Fi。IEEE 802.11n 使用多重天線及空

間多工（spatial multiplexing）技術，支援第二層峰值傳輸速率至少 100Mbps，預

期重大改善覆蓋範圍經採用發射分集（transmit diversity）。

1.3.3 比較

WiMAX 通道頻寬 1.25M～20MHz 有彈性，不像 3G 及 Wi-Fi 是固定的。WiMAX

與 Wi-Fi 採 OFDM 調變，與 3G 的 CDMA 不同，所以允許非常高峰值傳輸速率，

以展頻來達成。WiMAX 的頻譜效益比 3G 佳，代表多細胞環境整體系統容量效

能好，WiMAX 的多重天線更加提升頻譜效益。WiMAX 實體層採 OFDM 與 MIMO

組合優於 3G 的 CDMA，因為增加複雜性以得到效益。OFDM 較容易用頻率分集 和多用戶分集改善系統容量。 WiMAX 另個優點支援彈性對稱式連線，定點應用可取代 T1；3G 在上行下行 間是固定非對稱的數據傳輸速率。 先進 IP 應用如語音、視訊和多媒體，還有封包優先順序處理和質量控制。 WiMAX 的媒介存取控制層支援多樣化混合封包服務，包括即時與非即時，固定

與不固定傳輸速率封包流量，優先順序數據處理和現場實際可傳送數據最大速率 （best-effort data）。3G 也有類似服務。 WiMAX 最重要優點也許是便宜，因為相對簡單 IP 架構；不像 3G 把語音與數 據分開的複雜核心網路。WiMAX 的效能價格比曲線與摩爾定律不謀而合，容易 整合第三方應用開發商業者、其他網路及應用程式。 支援漫遊與高速車行考量，WiMAX 比不過 3G，因為行動對 WiMAX 比較像 附加功能。 另外有 802.20 和 802.22 標準正在發展，與 WiMAX 有些重疊；802.20 是車速 高達每小時 250 哩行動寬頻解決方案，在 3.5GHz 頻帶運作，峰值傳輸速率下行 超過 4Mbps，上行超過 1.2Mbps，技術缺乏共識及標準化程序問題而沒太大進展；

802.22 針對寬頻透過「無線區域網路」（Wireless Regional Area Networks；WRAN）

普及鄉村及偏遠地區，定義感知無線電（cognitive radio）利用現存未使用電視頻

道，VHF 及低 UHF 頻帶運作提供較佳傳輸條件和覆蓋範圍，開始發展因為「美

國聯邦通訊委員會」FCC 計畫允許開放這免執照頻譜使用，應用在更廣的覆蓋區

1.4 頻譜與未來挑戰

2.3GHz（2.305G～2.320GHz 及 2.345G～2.360Hz）、2.5GHz（2.5G～2.7GHz）、 3.5GHz（各國不同）及 5GHz（5.25G～5.85GHz）是很可能佈建 WiMAX 的頻帶， WiMAX 聯盟已確定這些頻帶的互通性。 需執照的 2.3GHz，美國稱 WCS 頻帶，包含兩條成對 5MHz 及兩條不成對 5MHz，韓國 WiBro 服務建在此，紐澳等許多國家這個頻段還是可以利用。此頻 帶限制在於嚴格的頻帶外輻射功率（out-of-band emission），美國 FCC 制定來保

護 2.320G～2.345GHz 的「數位音訊廣播服務」（digital audio radio services；

DARS），特別是行動服務難以靠近 DARS 頻帶實現。

需執照的 2.5GHz 頻帶在大部分國家限制在定點應用，有些國家不允許雙向通

訊。這個頻帶最可能做無線寬頻，特別是美國本來稱為 MMDS 頻帶，現在稱為

「寬頻無線電服務」（Broadband Radio Services；BRS）頻帶（2.495G～2.690GHz，

寬 195MHz）。包括保護頻帶（guard band）和多點分配服務通道，服務包括定 點、隨身和行動服務。FDD 與 TDD 都允許。可發出八張 22.5MHz 執照，其中一 條 16.5MHz 配上另條 6MHz，由其他兩條 10M～55MHz 不等頻帶所分隔。可以 進行執照合併。美國由 Sprint、Nextel 和 Clearwire 所控制。許多國家也許要為行 動 WiMAX 針對這個頻帶修法。 需執照的 3.5GHz 頻帶，有些國家這個才是定點無線連線頻帶。美國 FCC 分配 3.65G～3.70GHz，寬 50MHz，有條件高功率免執照傳輸協議但不含 WiMAX。

大部份國家 3.4G～3.6GHz，也有 3.3G～3.4GHz 及 3.6G～3.8GHz，大都寬

200MHz。分割執照 2×5MHz 到 2×56MHz。頻譜合併規定各國不一。有些國家僅

允許 FDD，其他 FDD 或 TDD 皆可。大多數國家這個頻帶不允許行動寬頻。此

頻帶有嚴重的無線電傳輸衰減（radio propagation loss）難以提供行動服務。

免執照的 5GHz 頻帶全球還未利用，在美國是「免執照無線資訊傳輸設備」

（Unlicensed National Information Infrastructure；U-NII）頻帶的一部分，寬 200MHz

開放給戶外，另外 255MHz 被 FCC 確定為免執照使用。免費提供所以可佈建在

鄉村，大頻寬可使電信業者協調頻率使用減少免執照干擾。但高頻及功率限制使

得這個頻帶難以提供行動服務。甚至定點應用需用戶裝室外天線。5.725G～

5.850GHz 許多國家允許較高功率輸出 4 瓦等效等向輻射功率（Effective Isotropic

Radiated Power；EIRP），5GHz 頻帶其他部分只有 1 瓦 EIRP。

2.4GHz 頻帶有一段免執照寬 80MHz 也可佈建 WiMAX，但被 Wi-Fi 高度使用，

特別是 WiMAX 點對多點應用不太可能。

「超高頻」（Ultra High Frequency；UHF）頻帶：電視台從類比換數位 800MHz

以下大量頻譜釋放，如美國 698M～746MHz。UHF 比其他微波頻帶有極佳傳輸

特性，特別對行動服務具價值，較大覆蓋範圍。

「先進無線服務」（Advanced Wireless Services；AWS）頻帶（1.710G～1.755GHz

及 2.110G～2.155GHz，寬 90MHz）對 WiMAX 可行性也高。

有線 DSL 及 Cable Modem 數據傳輸速率迅速演進，有線業者積極在網路內鋪

設光纖使同軸電纜用戶迴路變短；WiMAX 極端困難趕上不斷提升傳輸流量的有

線寬頻，要倚賴行動性與數據傳輸速率做區隔。WiMAX 雖然網路建設成本便宜，

DSL 及 Cable Modem 由於成熟市場逐漸降低 CPE 成本獲利，故 WiMAX 服務偏

遠地區或是開發中國家挑戰相對小些。

為了使 WiMAX 能夠成功，多樣化終端裝置很重要，把行動 WiMAX 晶片嵌入

電腦是第一步，也可嵌入 MP3 播放機、視訊播放機和手持式裝置來與 3G 做區隔。

其他 WiMAX 技術挑戰大概是實現低耗電需求應付電池式手持裝置，容易與有

1.5 研究動機與論文組織

由於 2006 年 1 月第一個通過定點 WiMAX 認證的產品問世，所以 WiMAX 算 是剛發展不久的技術，定點 WiMAX 要能夠應付與日俱增的數據傳輸速率需求， 並支援多媒體的 IP 服務。而實現一個 WiMAX 的終端設備，可以朝向市場終端 設備已經成熟的 Wi-Fi 成功經驗邁進。 本論文目標是要以一個厚 1.6mm 的 FR4 六層電路板，表面處理為噴錫，層距 11.8mil，使用 333 個電子元件組成射頻電路，來實作 WiMAX 5.8GHz 的收發機 射頻模組。第二章介紹詳細 WiMAX 的規格及收發機射頻相關理論。第三章為收 發機射頻模組的實作，包含決定架構方塊圖、RFIC 元件特性、電路圖、佈局、 量測方法及量測結果。第四章為總結。

二、WiMAX 規格及收發機射頻相關理論

業界組成「全球微波存取互通介面標準」（Worldwide Interoperability for

Microwave Access；WiMAX）聯盟，這個標準也被 ETSI HIPERMAN 組織所採

用。

802.16 群組一開始發展著重在點對多點 LOS，MAC 層 TDM 概念來自 Cable

Modem 標準的「纜線服務數據介面規格」（Data Over Cable Services Interface

Specification；DOCSIS）。IEEE 802.16 標準與其說是單一互通標準，實際上是

「一套標準」的集合。標準規格侷限在空中介面的控制層面（Control Plane）和

資料層面（Data Plane）部分，網管定義放在 IEEE 802.16g 裡。為了縮小標準範

圍，WiMAX 聯盟定義「系統描述」（System Profile）和「憑證內容」（Certification

Profile）。系統描述由定點 WiMAX 及行動 WiMAX 選出功能特性，定義必要功

能需求組合，選項實體層及 MAC 層功能，系統描述可能與原來 IEEE 標準不同。

系統描述有兩個，一個基於「IEEE 802.16-2004，OFDM PHY」稱「定點式系統

描述」，另個基於「IEEE 802.16e-2005 可擴充 OFDMA PHY」稱「行動式系統

描述」。憑證內容定義系統描述的詳細例子，像頻率、通道頻寬和雙工模式，設

2.1 WiMAX 最初憑證內容

WiMAX 聯盟定義了 5 種定點憑證內容，14 種行動憑證內容，如表 2.1。 表 2.1：定點和行動 WiMAX 最初的憑證內容 頻帶 編號 頻帶 通道頻寬 OFDM FFT 的大小 雙工 注意事項 定點式 WiMAX 憑證內容 3.5MHz 256 FDD 3.5MHz 256 TDD 產品已通過認證 7MHz 256 FDD 1 3.5GHz 7MHz 256 TDD 2 5.8GHz 10MHz 256 TDD 行動式 WiMAX 憑證內容 5MHz 512 TDD 10MHz 1024 TDD 行動裝置（MS）必 須支援兩種頻寬 1 2.3G～2.4GHz 8.75MHz 1024 TDD 3.5MHz 512 TDD 5MHz 512 TDD 2 2.305G～2.320GHz 2.345G～2.360GHz 10MHz 1024 TDD 5MHz 512 TDD 3 2.496G～2.690GHz 10MHz 1024 TDD 行動裝置（MS）必 須支援兩種頻寬 5MHz 512 TDD 7MHz 1024 TDD 4 3.3G～3.4GHz 10MHz 1024 TDD 5MHz 512 TDD 7MHz 1024 TDD 5 3.4G～3.8GHz 3.4G～3.6GHz 3.6G～3.8GHz _{10MHz 1024 TDD} 所有行動 WiMAX 憑證內容使用可擴充 OFDMA 做實體層，雙工基於 TDD。 本論文是屬於定點 WiMAX 第二個頻帶編號，使用 5.8GHz 頻帶，通道頻寬 10MHz，OFDM FFT 大小 256，雙工為 TDD。

2.2 WiMAX 的獨特功能

支援可變動頻寬和傳輸速率：因為實體層架構可變動，隨通道頻寬大小，調整

傳輸速率。可變動性由 OFDMA 模式支援，其中「快速傅利葉轉換」（Fast Fourier

Transform；FFT）大小，由通道頻寬進行調整。當用戶漫遊在不同網路，就可能

分配不同的頻寬。

可適性調變及編碼（Adaptive Modulation and Coding；AMC）：支援多種調變

和「向前糾錯」（Forward Error Correction；FEC）的編碼，因通道條件不同，以

不同用戶和不同訊框（Frame）來進行調整，極大化傳輸速率。也可以在接收機

端的訊雜比及干擾比加以支援，得到很高傳輸速率。

鏈結層重傳機制：需強大可靠性連線，支援「自動重傳請求」（Automatic

Retransmission reQuests；ARQ）要求接收機端每收到一個封包都要回應，若沒回

應視為遺失重新傳送。WiMAX 也選擇支援混合式 ARQ，為 ARQ 與 FEC 的綜合

體。 支援 TDD 和 FDD：實際建設偏愛 TDD，優點為（1）彈性選擇上行對下行數 據傳輸速率比；（2）善用通道可逆性；（3）可建立不對稱頻譜；（4）相對不 複雜接收機設計。 動態彈性分配每位用戶的資源：上行和下行兩路的資源分配都是由基地台排程 機制控制。標準中允許頻寬資源以時間、頻率及空間方式來分配，彈性達成以個 別訊框做資源分配。空間分配是使用「先進式天線系統」（Advanced Antenna

System；AAS）。 先 進 式 天 線 技 術 的 支 援 ： 深 植 實 體 層 設 計 ， 可 以 使 用 「 波 束 合 成 」 （Beamforming）、「空時碼」（Space-time coding）和「空間多工」（Spatial multiplexing）處理多重天線技術，可增加系統容量與頻譜效益。 品質服務的支援：MAC 層是一個「連線導向」（connection-oriented）架構， 設計支援大量用戶，每個用戶端又可以有多個連線。

完善的安全性：使用「新一代加密標準」（Advanced Encryption Standard；

AES），還有完善隱私權保護及金鑰管理協定。基於「可擴充式驗證協定」

（Extensible Authentication Protocol；EAP）非常彈性認證架構，允許用戶使用不

同驗證身份方法，包括使用者名稱／密碼、數位憑證和智慧晶片卡。

行動式的支援：實體層的增強包括更頻繁的通道估測、上行鏈路的次訊息通道

化和電源控制。

基於 IP 的架構：享受 IP 處理不斷下降的成本，容易與其他網路整合，多加利

2.3 IEEE 802.16-2004 WiMAX 實體層操作與量測

2.3.1 無線介面

802.16-2004 覆蓋範圍達到 30km。在 WiMAX 無線介面（air interface），OFDM

符號（symbol）建立在 256 FFT，256 個副載波（subcarrier）有部份不使用來做 保護頻帶（guard bands），中心頻副載波因為容易對射頻載波直接饋入穿透（feed through）敏感而不使用。實際上使用 200 個副載波，其中 192 個給資料，8 個當 作引示（pilots），如圖 2.1。 圖 2.1 OFDM 副載波 引示載波總是使用 BPSK 調變，資料載波使用 BPSK、QPSK、16QAM 和 64QAM 調變。 對於窄頻系統，副載波頻率彼此很靠近，提供相對長符號週期。好處是可以克 服多路徑的通道損傷，這也是 WiMAX 與其他無線區域網路的不同，適合長距離 及 NLOS 的應用。 圖 2.2 下行與上行副訊框

圖 2.2 展示了基地台與電話用戶設備發射在同個射頻頻率，以時間做分隔的

TDD 架 構 。 基 地 台 發 射 下 行 副 訊 框 ， 接 下 來 是 短 暫 的 發 收 轉 換 間 斷

（transmit/receive transition gap；TTG），接著個別電話用戶發射上行副訊框。副

訊框被準確地同步，使得當到達基地台時傳輸不互相交疊。接著，在基地台再次

發射之前是另個收發轉換間斷（receive/transmit transition gap；RTG）。

每個上行副訊框之前是報頭（preamble），稱為「短報頭」，允許基地台與個 別副訊框同步。 下行副訊框始於報頭，接著是標頭（header），再來是下行資料。下行資料通 常由多符號組成。在每個下行資料叢（burst）之內，調變方式固定，不同的叢， 調變方式可以不一樣。可靠的 BPSK 調變先發射，接著 QPSK，再發射較不可靠 的 16QAM，最後 64QAM。 圖 2.3 長報頭 下行發射始於長報頭，長報頭由兩個 QPSK 調變的符號所組成，如圖 2.3。第 一個符號從可用的 200 個副載波用了 50 個（每四個副載波），第二個符號用了 100 個副載波（所有偶副載波）。這些報頭符號發射，比其他報頭功率多 3dB， 這樣可以讓各接收機正確地解調與解碼。 至於上行發射用短報頭做開始，短報頭是單單 100 個 QPSK 調變副載波組成的

符號（所有偶副載波）。當下行發射太長有很多符號時，會想要在下行發射裡插

入一個短報頭當做報中（midamble），短報頭可以幫助各接收機做重新同步。

報頭之後是訊框控制標頭（frame control header；FCH）。FCH 是一個 BPSK

調變符號，符號包含 88bits 監聽（overheard）資料，描述臨界系統資訊，例如基

地台 ID 和下行資料叢描述，滿足各接收機對副訊框解碼的需要。FCH 沒有足夠

的資訊去完全敘述網路和下行描述，但足夠讓各接收機開始進行下行解碼。

下行資料包含使用者資料和控制訊息。在每個下行資料叢的一個符號包含 12

～108bytes 的裝載資料（payload data），視調變型式與編碼增益而定。表 2.2 展

示了七個不同調變型式與編碼增益的組合。對每一種組合，每個符號的裝載資料 必須具體指定。 表 2.2：調變與編碼組合 調變 RS 碼 CC 碼 總編碼 未編碼區塊 （bytes） 已編碼區塊 （bytes） BPSK （12，12，0） 1/2 1/2 12 24 QPSK （32，24，4） 2/3 1/2 24 48 QPSK （40，36，2） 5/6 3/4 36 48 16QAM （64，48，8） 2/3 1/2 48 96 16QAM （80，72，4） 5/6 3/4 72 96 64QAM （108，96，6） 3/4 2/3 96 144 64QAM （120，108，6） 5/6 3/4 108 144

圖 2.4，編碼處理是由裝載資料到送達 I／Q 映射器的真實位元。必要時，會填 充位元使得裝載資料在正確的區塊大小，映射到整數個符號。隨機程序會把準隨 機位元序列資料做互斥或，消去裝載資料裡長串的 0 或 1。增加單獨尾位元組後， 準備好做里德所羅門（Reed-Solomon）或傳統編碼。這些編碼步驟提供向前糾錯 （FEC）及用在數位通訊系統的一般編碼法，增加多餘資料幫助確認修正遺失或 錯誤的位元。 編碼最後步驟是交叉存取（interleaving），有兩個步驟。交叉存取第一步重新 安排位元順序，確認鄰近位元不會映射到鄰近載波。因為贅餘訊號及窄頻雜訊使 部份通道頻寬變差，所以經由減少鄰近位元遺失機會來消除錯誤。第二步是重新 排序位元，使得原來鄰近位元交替映射到 I／Q 星圖（constellation）上更可靠及 更不可靠的點。複雜的調變像是 64QAM，每個 I／Q 的點代表多個資料位元，有 些位元比較容易偵測到。交叉存取後，已編碼位元映射到 I／Q 星圖，載波數字 -100～+100。

要簡化發射機與接收機設計，所有在 FCH 及 DL 的符號要等功率發射。因為 符號用四種調變，所以必須變更符號的功率尺度。圖 2.5 是包含四種調變的單獨 訊框量測，顯示了每一種調變變更尺度的情形不同，因為每個 I／Q 點不是排成 一直線，所以可以看到 86 個離散點（64QAM+16QAM+4QPSK+2BPSK）。這樣 可以幫助設計者經由振幅變更或 I／Q 調變很快確認問題區域。報頭功率比一般 符號多 3dB，並沒有展示在星圖上。 許多元件廠實現了待測元件的測試模式，可以獨立於 MAC 層來控制收發機的 操作。

2.3.2 發射機測試

發射機的需求定義在 IEEE 802.16-2004 的 8.3.10 節及 8.5.2 節，包括： （1）8.3.10.1 發射機功率等級控制 （2）8.3.10.1.1 發射機頻譜平坦度 （3）8.3.10.1.2 發射機星圖誤差 （4）8.5.2 發射機頻譜屏蔽（spectral mask）（針對免執照頻帶操作） （5）關鍵發射機量測，如鄰近通道功率比（ACPR）、最大輸出功率、贅餘訊號 與諧波並沒有定義在 802.16-2004 標準，要看所使用的元件做局部調整 發射機功率等級控制：基地台與電話用戶必須要能在定義範圍調整輸出功率。 基地台至少要能調 10dB 的範圍；電話用戶的所有元件要能調 30dB 的範圍，其 中提供次通道化（subchannelization）的元件要能調 50dB。對於相對精確度要求

如表 2.3。 表 2.3：發射機功率等級控制規格 等級大小 相對精確度 1～30dB ±1.5dB ＞30dB ±3dB 建議的射頻測試儀器，安杰倫 E4440A PSA 系列頻譜分析儀及 89600 系列有選 擇性 B7S WiMAX 分析軟體的向量訊號分析儀（VSA 軟體）。 首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭及資料叢。接著，量測紀錄資 料叢的待測輸出功率。再來，重複量測記錄，仔細看功率放大器的切換點，把量 測資料與元件預期輸出功率比較。 圖 2.6 下行副訊框功率量測 圖 2.6 展示訊框每個叢的量測功率。包括報頭、訊框控制標頭（FCH）及資料 叢。為了增加精確度，使用包含許多符號的叢，提供大量樣本的平均。 因為報頭符號功率比其他符號多 3dB，在做參考量測的時候要記錄報頭的功

標準並沒有定義是發射訊號的哪個部份用來量測，因為是相對量測，只要參考量 測正確，測試就有效。 發射機頻譜平坦度：報頭並不含引示載波，可提供各接收機做等化，所以報頭 適合用來指定頻譜平坦度。802.16-2004 指出：「資料要由通道估計步驟（報頭） 取得，鄰近副載波的功率差值不能超過 0.1dB。」因為 200 個負載波，在報頭只 用偶副載波或用了四分之一，因此載波之間的頻率間隔比資料叢的頻率間隔大。 首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭。接著，比較每個鄰近副載波 之間相對功率大小。再來，在平坦度可能比較差的不同射頻頻帶邊緣及不同功率 等級，重複比較鄰近副載波。 如果量測的報頭用偶副載波，軟體可以線性插入奇副載波做奇副載波的平坦度 的估計。因為 BPSK 與 QPSK 調變的副載波功率大小一樣，所以用 BPSK 或 QPSK 的資料叢來指定發射機的頻譜平坦度是可能的。 發射機星圖誤差：這是量測發射機調變精確度，類似數位通訊標準的誤差向量

大小（Error Vector Magnitude；EVM）。802.16 引入新的項，相對星圖誤差（Relative

Constellation Error；RCE）。一個具體指定的演算法在標準中被定義。量測決定 每個星圖點的誤差，以及多符號、多訊框及多封包的均方根平均。表 2.4 展示了 各個叢描述可允許的 RCE。 表 2.4：發射機星圖誤差規格 叢型態（調變／編碼型式） 相對星圖誤差（dB） BPSK – 1/2 -13

BPSK – 3/4 -18.5 16 QAM – 1/2 -21.5 16 QAM – 3/4 -25 64 QAM – 2/3 -28.5 64 QAM – 3/4 -31 首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭及資料叢。接著，量測 RCE。。 再來，在不同射頻頻帶邊緣、不同調變型式及不同功率等級，量測 RCE。 量測結果有圖形（圖 2.5）型式與表型式，表型式如圖 2.7。 圖 2.7 RCE 結果的數值展示 分析軟體在量測設定比解調特性好的時候，是可能具體指出所使用捕捉射頻訊 號中的符號。使用者可以選一個具體指定調變型式的符號。802.16-2004 標準指 定符號中的載波，用來計算 RCE。 發射機頻譜屏蔽：只針對免執照外頻帶輻射規範，如圖 2.8。 首先，待測發射機的訊框結構必須有適當的報頭及資料叢。接著，量測待測元 件頻譜輸出。再來，在不同射頻頻帶邊緣、不同調變型式及不同功率等級再量。

圖 2.8 頻譜屏蔽與限制

當發射機輸出功率很低，規定比內通道低 50dB 的屏蔽是不合理也沒必要，在

這種情況下限制會少些。

其他：鄰近通道功率比（Adjacent Channel Power Ratio；ACPR）或鄰近通道漏

波比（Adjacent Channel Leakage Ratio；ACLR）因為有少量的發射能量會跑到鄰

近的通道。第一步量內通道功率，接著，頻譜分析儀頻率調到偏離一個通道，這 樣可以量到漏出功率。之後再把兩項量測相減就是 ACPR，典型的範圍是 30～ 80dB，視應用而定。有些情況，頻譜分析儀本身的性能沒有辦法在測量鄰近通道 時排開內通道訊號，必須使用帶拒濾波器消除內通道訊號。 最大輸出功率視操作頻帶做局部調整。較高輸出功率會帶來不必要的系統及手 持元件干擾，過量輸出功率也帶來不必要的電池能量消耗。量測儀器可使用功率 計或頻譜分析儀。

射頻輸出通常會有濾波元件，濾掉混頻或放大產生的贅餘訊號諧波。諧波含有 射頻頻率的整數倍所以比較可以預期頻率落在哪，贅餘訊號是由振盪器或時脈與 射頻頻率做內部混頻所生出的鏡像頻率。了解元件方塊圖可以了解潛在的贅餘訊 號來源，一般也常掃描元件的全部輸出頻譜來尋找贅餘訊號。諧波至少要量到 5 階，意思是說頻譜分析儀至少要支援 5 倍頻。

2.3.3 接收機測試

接收機需求定義在 IEEE 802.16-2004 的 8.3.11 節，包括： （1）8.3.11.1 接收機靈敏度 （2）8.3.11.2 接收機鄰近與交替通道拒絕 （3）8.3.11.3 接收機最大輸入訊號 （4）8.3.11.4 接收機最大可容忍訊號 （5）8.3.11.5 接收機鏡像拒絕 五項測試會隨著接收機靈敏度改變。接收機鄰近與交替通道拒絕需要附加射頻 訊號源當作人為干擾，而且要符合 OFDM 調變。 接收機靈敏度：使用已知調變型式、編碼方式、SNR與輸入功率的訊號源。這 樣接收機可以在BER小於 10-6_{情況下解碼。表 2.5 是多種通道頻寬與調變型式的} 測試條件。

建議的射頻測試儀器為安杰倫有選擇性 403（AWGN）的 E4438C ESG 向量訊

表 2.5：接收機靈敏度規格（dBm） 調變與編碼率 BPSK QPSK 16QAM 64QAM 通道頻寬 1/2 1/2 3/4 1/2 3/4 2/3 3/4 1.75MHz -93.7 -90.7 -88.9 -83.7 -81.9 -77.4 -75.7 3.5MHz -90.7 -87.7 -85.9 -80.7 -78.9 -74.4 -72.7 7MHz -87.6 -84.6 -82.8 -77.6 -75.8 -71.3 -69.6 10MHz -86.1 -83.1 -81.3 -76.1 -74.3 -69.8 -68.1 20MHz -83 -80 -78.2 -73 -71.2 -66.7 -65 SNR（dB） 6.4 9.4 11.2 16.4 18.2 22.7 24.4 首先，使用應用軟體設定射頻訊號產生成表 2.5 的測試訊號，把輸入功率調高 以補償訊號源與待測元件間的同軸電纜損失，所以產生器輸入功率比表 2.5 高。 接著，設定待測元件解碼連續封包流，待測元件應該算 BER 或是提供外加資料 位元給可以比較接收資料與預期值的 BER 測試裝置。BER 運算是靠不含向前糾 錯的全解碼裝載資料來做。再來，針對所有調變型式與解碼率重複設定。 選擇性 403 的 ESG 提供了數位上增加 AWGN 雜訊的能力，以及產生高度精確 SNR 及高度精確輸出功率的訊號。因為裝載資料率隨著通道頻寬、調變型式及編 碼率做大範圍的變化，所以測試所要跑的時間也會變化。QAM 調變的高通道頻 寬系統應該只需要 1～2 秒的資料，BPSK 或 QPSK 調變的低通道頻寬系統只少 要跑數秒。 訊號產生軟體 MAC PDU 編輯器，允許使用者安裝多種資料。

2.4 射頻系統的挑戰

因為 WiMAX 包含需執照與免執照頻帶，所以射頻系統解決方案彈性要夠，要

能夠允許不同的射頻頻帶以及能夠隨著全球做調整。TDD 比 FDD 省成本，然而

大部分需執照頻帶打算有 FDD 的資料應用。成本與性能的主要方塊來自頻率合

成器、功率放大器與濾波器。單輸入單輸出（Single In Single Out；SISO）成本

低安裝費高可靠度差，典型鏈路邊限 145dB；多輸入多輸出（Multiple In Multiple

Out；MIMO）如 3×2 系統，三個接收機與兩個發射機，可以提供鏈路邊限 165dB，

多路徑環境訊號可以穿進家中，成本、安裝費與可靠度則反之。當射頻積體電路

技術演進，成本可以壓低。

射頻架構有中頻（Intermediate Frequency；IF）、直接降頻（Direct Conversion）

及零中頻（Zero Intermediate Frequency；ZIF）。基頻（Baseband；BB）晶片與

射頻間的介面必須小心設計。可增進鏈路邊限的方法有 MIMO 及波束合成，

OFDMA 允許次通道化，都可增進效能。

2.4.1 TDD、FDD 與半分頻雙工（Half FDD；HFDD）架構

圖 2.9 展示 TDD 射頻系統。比較貴的部分有 BB 晶片、頻率合成器、功率放大 器及射頻濾波器，如有陰影區塊所示。TDD 發射接收都用同個頻帶，所以只需 要 一 個 本 地 振 盪 （ Local Oscillator ； LO ） 及 一 個 射 頻 濾 波 器 ， 給 發 射 機 （Transmitter；TX）與接收機（Receiver；RX）共用，這樣可以省面積，特別是 LO 的諧振電感最佔面積。 因為任何時候 TX／RX 只有一路導通，所以 TX／RX 間雜訊干擾問題較小， 射頻濾波器衰減需求不像 FDD 那麼嚴格，而且只有一顆，再省成本；同時也節 省功率。為了怕 TX 去干擾 RX，排列元件時還是要小心考量。 TDD 缺點，因為接收時不發射，資料總處理能力（BER）變差， FDD 無此問 題。TX 及 RX 都要與許多使用者同步，媒介存取控制（MAC）層軟體比 FDD 複雜。因為濾波器較不嚴格，使用者彼此頻率隔較開，同一區域能服務的使用者 數比 FDD 少。 免執照頻帶外頻帶輻射規定比較鬆，可用較便宜濾波器，又免費，所以愛用 TDD 省成本增加競爭力。

圖 2.10 展示 FDD 射頻系統，射頻前端性能需求較高。不需要射頻切換開關， 減少設定時間，使得射頻系統設計變簡單。為了減輕射頻濾波器負擔，在 TX 頻 帶與 RX 頻帶間有間隙頻帶，通常間隙是 50M～100MHz。 指定 TX 外頻帶落在 RX 頻帶範圍的功率大小，比 RX 輸入雜訊領域（noise floor） 少 10dB（RX 的雜訊為原來雜訊領域的 1.1 倍），這樣 RX 的輸入 SNR 只減少 0.5dB（約等於 10log1.1）。但是 FDD 要實現這樣的要求，必須使用機械式共振 腔濾波器或是四極點陶瓷濾波器，共振腔濾波器需要新台幣 1063.7 元，陶瓷濾 波器需要新台幣 243.14 元。大部份需執照頻帶沒有標準的架構，所以 TX 與 RX 頻帶可互換，所以濾波器要做很多種，而不去量產。 TX 射頻濾波器在 RX 頻帶範圍的衰減需求計算公式： （2-1）

( )

dB P

(

dBm/Hz

)

Mask

( )

dBc

[

174 NF

( )

dB cochannel_rej

( )

dB

]

Filter_rej ＝ _o － －－ ＋ － （1）Filter_rej（dB）：RX 頻帶範圍的 TX 射頻濾波器衰減 （2） （dBm/Hz）：TX 每單位訊號頻寬輸出功率，如輸出功率+27dBm，TX 訊號頻寬 1MHz（即 60dB），則 為-33dBm/Hz（即 27-60） o P o P （3）Mask（dBc）：TX 雜訊領域功率低於 TX 中心頻的 dB 數 （4）NF（dB）：RX 雜訊指數（noise figure） （5）cochannel_rej（dB）：不希望訊號低於要求訊號的 dB 數 全 FDD 需要 TX 與 RX 分開的頻率合成器，諧振電感很佔面積，成本高。FDD 耗電，所以不適合行動或手提射頻系統。基地台希望 FDD 服務更多使用者，電

話用戶希望 HFDD 降低成本。 圖 2.11 HFDD 射頻系統 圖 2.11 展示 HFDD 射頻系統，結合 FDD 與 TDD 的好處。排列元件仍要小心 考量。TX 射頻濾波器規格放鬆，會導致用戶間的干擾。另一項損失是電話用戶 不能同時收與發。HFDD 可以用在需執照與免執照的頻帶。 考量大部分電話用戶的需求，像英代爾（Intel）的 BB 晶片可支援 TDD 與 HFDD 兩種模式，基地台也可以連接兩個 BB 晶片做 FDD。 BB 晶片把類比訊號數位化（即 A／D 轉換器），並且做訊號處理。實體層晶 片包含濾波功能方塊、自動增益控制、資料解調、安全性及資料訊框。自動增益 控制及射頻選擇的功率量測演算法，可以透過低階的 MAC 層完成。可以看出像 自動增益控制這個參數，是實體層、MAC 層及射頻系統共用。在射頻系統裡， 需要由 BB 晶片控制的主要功能方塊有：自動增益控制、選頻、TX／RX 鏈序列、 TX 功率的監視及像 I／Q 不平衡時的校正功能。這些功能方塊都與實體層和低階 MAC 層密切相關。

數。SPI 也用來控制頻率合成器。為了要讓 SPI 更有用地作數位增益控制（digital gain control；DGC）、頻率指令、功率量測及溫度量測，SPI 必須用於時間臨界 元素，這樣一來，SPI 成為時間上以及可預測的管理。SPI 會對注入訊號干擾， 而且會產生贅餘訊號在 TX 訊號上，因此，所有的 SPI 通訊只發生在 TX 與 RX 的時間間隙。 在 RX 增益控制中，行動裝置的反應時間要能跟上射頻通道的改變，數量級μ s。然而，定點無線應用的通道改變數量級是 ms。TX 增益控制在穩態可以相對 比較慢，然而，在功率加大的 TX，自動增益控制必須來得及達到正確的功率等 級。典型的自動增益控制是透過單獨引線數位類比轉換器（digital to analog

converters；D／A，即 sigma delta converters），會有時脈雜訊，必須濾波濾掉。

濾波會帶來延遲，必須折衷，解決方法為使用多位元 D／A。 選頻透過 SPI，像 HFDD 從 TX 頻帶切到 RX 頻帶會有個設定時間，以及 SPI 的時間預算負擔。 監視射頻系統溫度是個緩慢的過程；TX 或 RX 的功率量測需要與 TX／RX 的 時間間隙同步。射頻介面必須考慮射頻操作順序防止贅餘訊號產生，如切換到天 線、切換到 TX 模式、切換到 TX 頻帶、改變 TX 增益、打開功率放大器（PA） 及最後做調變，切到 RX 也是依序。 雜訊與線性度主導射頻系統設計，在不希望訊號存在之下，要達到最大動態範 圍。需要在 TX 及 RX 鏈分布增益與濾波。

2.4.2 架構設計者的鏈路規劃考量

圖 2.12 HFDD 架構

圖 2.12 的 HFDD 架構，RF 是 TX 與 RX 分開，但 IF 是兩鏈路共用。一個表面

聲波（Surface Acoustic Wave；SAW）濾波器提供很讚的鄰近／交替通道拒絕。

還有最後的降頻到更低的 IF，這是為了讓 A／D 能夠處理。大部分自動增益控制 範圍是落在更低的 IF。總增益控制範圍是 70dB，增益的絕對值要能夠克服損耗。 自動增益控制可以用類比增益控制（AGC）的 PWMs 或是階梯衰減器的 GPIO。 兩次降頻要用兩個頻率合成器，低頻頻率合成器在 RX 轉 TX 是固定的不需切 換；高頻頻率合成器是個富挑戰性的區塊，設定時間要在 100μs 之內。頻率階 梯大小在 3.5GHz 頻段是 125kHz。 許多訊號送到 BB 晶片，如功率等級、溫度與頻率合成器鎖相偵測。功率等級 最重要。 TDD 適合直接降頻或是 ZIF 的選擇。圖 2.13 為 ZIF 架構，TX 與 RX 的 RF 頻 帶一樣，所以可以共用射頻濾波器。降頻由 I／Q 混頻器來做，會在晶片消耗小

面 積 ， I ／ Q 混 頻 器 的 議 題 是 要 注 意 匹 配 、 失 真 及 DC 不 平 衡 LO 饋 通 （feedthrough）會更嚴重。DC 偏移會降低 A／D 的動態範圍，因為偏移需要額 圖 2.13 ZIF 架構方塊圖 外的位元，解決方法使用 DC 校正電路。I／Q 不平衡也會造成失真。以上問題 隨著溫度、增益改變及頻漂會更嚴重。訊號進到 DC 之前可以使用低通濾波器做 選通道的功能，可做到晶片裡省成本，但要注意佔大面積及造成雜訊，截止頻率

低的晶片濾波器有很大的挑戰。ZIF 要有自動頻率控制迴路（Automatic Frequency

Control；AFC），由 BB 晶片控制 RFIC 的參考振盪。要確定 DC 漏波項留在 DC

圖 2.14 的 I／Q BB 架構 1，是 HFDD 與 TDD 架構的變形，好處是在 IF 做濾 波減輕 DC 低通濾波器的負擔。比 ZIF 省電，因為有較低頻的後級。ZIF 架構的 I／Q 不匹配與 DC 漏波問題，因為後級 DC 增益比 ZIF 低及後級由 IF 開始降頻 （不像 ZIF 是由 RF 開始降頻）得到減輕。有 SAW 濾波器，減輕 TX 射頻濾波 器負擔，TX 鏈不需要 DC 低通濾波器，又省去 DC 低通濾波器帶來 I／Q 不匹 配的麻煩。缺點是需要兩個 A／D 及兩個 D／A。 圖 2.15 I／Q BB 架構 2

圖 2.15 的 I／Q BB 架構 2，RX 鏈路降頻降到近零中頻（near Zero IF；NZIF），

再來降到 DC，DC 低通選頻濾波器可以做到晶片裡。為了避免 DC 漏波及 I／Q

不匹配問題，第二次降到 DC 是 IF 而不是 I／Q。所選的 IF 要比通道頻寬的一半

來得大。另個優點是只要一個 A／D。

應（shadowing）及干擾的不良影響。減少通道衰減（channel fading）及增加陣

列 增 益 可 以 重 大 地 改 進 鏈 路 預 算 。 增 加 陣 列 增 益 的 方 法 有 多 樣 選 擇 組 合

（Selection Diversity Combining；SDC）、等增益組合（Equal Gain Combining；

EGC）及最大比率組合（Maximum Ratio Combining；MRC）。SDC 選最大 SNR

的分枝，各分枝有相對獨立的通道衰減（channel fading）特性，可以做空間上分

離、不同極化或是都做。天線的空間相關性可由零階貝索函數（zero order Bessel

function）近似： （2-2） ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ λ π ρ ２ 2 d ０ ＝Ｊ （1）ρ：相關係數 （2）λ：波長 （3）d：天線間隔 可以靠空間上分離三分之一波長，達成相對不相關的天線分枝。要最佳化 SDC， 選擇過程及資料收集要在同調時間內完成。同調時間是行波時空上都維持等相角 的週期。同調時間過去，天線要重新被取樣解釋預期的通道變化，重新選擇最佳 天線。在 TDD 系統，上下行是對等的，RX 選的天線可用在 TX。在改變通道條 件下，分集增益（diversity gain）等效成天線陣列的本地訊號強度變化與單一天 線系統相比的增益減少。增加分集增益可以減少衰減（fading）深度，因為每根 天線經歷了不同衰減通道（channel fading）。陣列增益是透過陣列增加方向性來 累積天線增益。天線數變為 n 倍，增益變為 10log（n）倍，即天線數加倍增益加

不錯。 EGC 則是組合所有天線的功率，多個獨立訊號分枝為同相位，天線多樣性的 技巧可以同時增加分集增益與陣列增益，分集增益還比 SDC 好。 想讓分集增益最佳化，要使用 MRC，在合併天線功率之前，演算法調整各分 枝的相位及增益。訊號的加法可以數位式也可以類比式。若為數位式，每個天線 分枝由 RF 到 BB 都需要射頻的硬體。若為類比式，加法就在 RF 做。數位式的 性能較好，通道選頻特性可以補償每個分枝。類比式只能用平均通道失真來補償 陣列元素。數位 MRC 訊號頻寬的離散頻率是同相位，在接收機依據 SNR 有不同 權重。MRC 複雜度高，不過，透過好的 RF 積體電路及 BB 晶片縮小可以降低成 本。

MIMO 與 AAS 系統用來改進鏈路邊限。MIMO 要多個 RF 鏈及多個 A／D。透

過積體電路，多個鏈的成本可以壓低。接收鏈間的隔離要 20dB，容易達成。對 於 RX 鏈沒有增益及相位匹配的需求，射頻系統設計簡單化。特別在多路徑環境， MIMO 在 TDD 與 FDD 表現良好。 AAS 與波束合成系統，TX 與 RX 鏈的增益及相位需要匹配。然而電話用戶端 沒有多鏈。這些系統在 TDD 表現良好，因為 TX 與 RX 共用 RF 頻帶。AAS 根 據 RX 通道資訊評估 TX 通道，所以共用 RF 頻帶會讓這個評估改進。 OFDMA 允許射頻通道分裂為次通道化。因為比較少的頻率，所以功率可以提 升。使用者上行不發射那麼多資料時，就用較小頻寬，使用頻寬更有效率。這個