WiMAX 802.16e覆盖和容量性能分析

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摘要　本文通过对比WCDMA系统，分析了WiMAX 802.16e在覆盖和容量两个方面的系统性能，并对WiMAX 802.16e在覆盖和容量规划方面的相关问题进行了阐述。
1、前言
　　2005年12月IEEE批准802.16e对802.16d标准的修正成为WiMAX演进过程中又一个重要的里程碑。为支持便携式移动服务，802.16e在原有标准的基础上增加了必要的特性，主要包括：
　　●1.25 MHz到20 MHz之间的具有可扩展性频道带宽的OFDMA技术；
　　●低时延、速度大于120 km/h的高效率带宽切换；
　　●睡眠模式；
　　●支持先进的天线系统，如MIMO（多输入多输出）、时空编码以及空间多工；
　　●根据IP连接分配移动IP；
　　●邻近小区广播和检测机制。
　　支持WiMAX 802.16e的芯片正逐步推出，初期阶段的设备支持固定和游牧方式，支持全移动方式的设备估计将会在近期推出。从终端的形式和面向的用户而言，面向家庭接入和商务用户的笔记本便携式应用，商用时间要到2007年以后；面向个人用户市场的手持式PDA终端全移动业务应用，商用时间估计会更晚。
　　WiMAX标称最大速率可达75 Mbit/s，最大覆盖半径可达50 km，其实际网络性能究竟可以达到多少，本文分析了在移动环境下WiMAX 802.16e覆盖和容量性能。
2、WiMAX组网方案
　　有关WiMAX端到端的组网方案，业界还正在研究。基本上，IEEE 802系列只涉及PHY以及L2相关的协议技术，移动性、网元架构等不在IEEE 802的研究范畴，而是通过如Mobile IP等技术加以实现，这也正是IEEE在组织和功能上区别于3GPP的一个重要特征。
　　以运营商特征作为分类方式，主要的组网架构包括：
　　●以移动运营商为对象的针对与现有移动网络进行融合的解决方案，强调的是对现有移动网络设备的利用，移动用户体验的延续（如SMS、IMS等业务），融合的特征类似于3GPP与WLAN的融合。在技术上WiMAX与WiFi有较多相似性,将会有相同的演进考虑，未来3GPP与WiMAX组织之间将会有广泛的讨论，并逐渐开展此方面的工作。
　　●以固网运营商为对象的针对与现有固网、城域网进行融合的解决方案，强调的是在现有的固网接入方面引入无线、宽带的特征。在初期，一种可能是把WiMAX作为固网接入的无线延续，在未来则可能进行无线广域网的综合接入，从而为固网运营商提供一种参与全网全程竞争的途径。
3、WiMAX 802.16e的覆盖能力分析
　　3.1　链路预算
　　链路预算是一种估算基站覆盖能力的重要手段，它是根据空中接口的技术特点，计算链路的功率衰减和信噪比损失。链路预算的结果被称为最大各向同性路径损耗，使用适当的传播模型可以将其转化为基站的覆盖小区范围。简单的链路预算公式为：最大允许路径损耗=发射机等效全向发射功率-接收机灵敏度+所有增益-所有损耗-所有余量。
　　链路预算可分为上行链路预算和下行链路预算。在上行链路预算中，假设所有移动用户都分布在小区边缘，然后计算各向同性路径损耗。下行链路预算不同于上行预算，小区内所有的用户同时分享基站资源，下行的覆盖与用户的分布有很大的关系。上、下行链路预算中影响最大允许路径损耗主要参数见表1。

表1　影响最大允许路径损耗参数的参考值

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	上行	下行
最大发射功率（dBm）	23	43
接收机信噪比（dB）	5	10