基于wimax无线传输的研究毕业设计(编辑修改稿)

基于wimax无线传输的研究毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

） 6 的制定和应用都取得了一定的进展。 针对 WiMax的可行性测试工作也在中国得到了充分的开展。 2020 年，作为迄今为止亚太地区最大规模的 WiMax领域项目，广东网通 WiMax网络，被上海贝尔阿尔卡特取得合同。 中国目前有中兴，华为和上海贝尔阿尔卡特三家公司参与 WiMax标准的研究和制定工作目，并且与英特尔签署了联盟协议。 其中华为对该标准的投入最大，并且重点研究符合。 2020 年华为开始推出。 此外， 2020 年 7 月台湾通讯传 播委员会也针对南北两区发放了六张WiMax频谱的牌照。 最终全球一动、大众电信、威迈思电信获得北区的执照，而威达超舜、大同电信与远传电信则取得了南区的牌照。 获取牌照后，六家运营商已投入资金超过十亿台币，积极的与终端设备供应商洽谈商议网络建设方案和设备供应的规划。 英特尔与台湾有合作意向，并签订了意向书，协定从 2020起至 3013年 5年内投资 5亿美元来进行相关设备的采购，并且在 2020 年 10 月底宣布了对台湾 WiMax产业的投资决定，促进其发展，并投资 亿元新台币（约1188万美元）入股威麦斯 20%的 股权，后者为台湾北区的 WiMax运营商。 而早在 2020年 10月，为了对设备商与运营商提供开放环境，协作其开发 WiMax应用服务和测试工作，全球首座应用实验室在 WiMax论坛的授权下与台湾工研院合作成立了。 资策会 FIND预估， 2020年，台湾 WiMax增值应用服务的市场规模将达 8亿元台币，约为 2624万美元，展望 2020年，预估市场规模将超过 23亿元台币，约为 7544万美元。 现在，虽然台湾在发展 WiMax中遇到了诸多问题，如网络建设成本，资金来源，以及特定 WiMax应用服务等，但种种困难正在得到解决，运营商 也在积极投入。 WiMax的发展将台湾地区的电信服务运营商和兴盛的电脑产业合并到了同一个产业链内，构成了全新的产业模式，为产业提供了河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 7 更多的创新空间。 台湾地区在 WiMax发展应用中走在了世界的前列，具有示范作用，将给全球的 WiMax产业带来整体提升。 WiMax产业化进展 最初 WiMax仅由 Intel，奥维通等少数厂商来推动，业界对其发展一直存在争议。 但后来得到了摩托罗拉，朗讯，思科，北电网络和富士通等行业巨头的认可，并且中国的通信巨头中兴、华为等也相继加入，因此迅速得到了发展。 在短短的几年内， WiMax产业化逐渐加快，产业链逐渐完善并具有了一定的产业规模。 WiMax论坛的成员超过 522个，包括芯片制造商，设备供应商，服务运营商以及相关行业的研究机构等。 其中 35%为服务内容提供商， 20%为系统厂商，还有 20%的左右的芯片厂商。 各个环节间、各个厂商间的合作模式已经初步稳定，合作开发环境已经具备，涵盖了从标准的制定到核心网的构建，以及网络设备的研发和 制造等。 作为， WiMax技术论坛积极组织业界各大系统厂商和设备厂商之间的兼容性测试工作。 (1)芯片制造商： 目前，全世界 有起过 25家 WiMax芯片制造商，包括 Intel， Motorola，Samsung， NEC， FUJITSU 等重量级芯片制造商， 也包括一些没有生产线的技术研发公司，如 Beeeem， Comsys， Altair， Waves air， Picocllip，Gct， Design Art， Sequans 等。 Intel推出了兼容 WIFI/WiMax空中接口的EnchoPeak，并且成本低廉，与原有 WiFi接口芯片相当。 作为推动全球 WiMax发展的主力， Intel 已经与 HP， DEL， Acer，华 硕，联想等世界重要计 算机制造商共同采用 45nm工艺制造的 AtomCPU，或讯驰 2CPU ，作为与EchoPeak 芯片的配套。 (2)设备制造商： Alcatel， Alvarion， Proxim，西门子，中兴，华为等宽带无线接入厂商都考虑开发基于 协议的下一代产品。 目前全世界 WiMax基站制河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 8 造商起过 25家，其中包括 AlactelImcem， Alvarion， Apeto Networks，Cisco， Motorola， NEC，等。 截至 2020年经过 WiMax论坛 WAVE2（ BF/MIMO）认证的设备已达 82款， 2020 年认证 180款新产品，预计到 2020年，通过认证的移动 WiMax设备将起过 1000款。 WiMax 发展展望 WiMax 技术应用的浪潮已经来到了，但我们仍需要理性思考它的发展前景。 （ 1） WiMax 技术在移动领域的发展不可能一帆风顺，寻找全球统一的频率、解决切换、漫游等问题都是发展的障碍。 （ 2）可以将 WiMax 芯片内置到手机中，与 3G 甚至 B3G 融合，最终与移动通信在 4G 汇合，形成一个真正无缝的、无处不在的移动宽带网络。 （ 3） WiMax 的市场定位是为用户提供低成本的有移动能力的无线宽带数据业务 ，最终建立一个 3G/WIFI/WiMax/有线宽带接入等多种技术的融合、多层次、全方位无缝覆盖、协同工作的网络，最大程度地满足客户的需要。 河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 9 2 WiMax 组网方案研究 本 章节 研 究 了 基 于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 即正交频分复用技术 )技术的 WiMax 小区规划方案，给出了各种提高频谱效率的方案；然后对 WiMax 与现网的融合进行了 分析 ，给出了紧耦合和松耦合两种方法，并就基于 IPv6 的 WiMax 核心网机制进行了阐述；最后对基站的无线互联方案进行了探讨。 WiMax 组网 概述 标准只定义了空中接口规范， WiMax 如何组网是未来商用的关键问题之一，需要仔细研究。 WiMax 组网牵涉到以下几方面的问题：基于OFDM 技术的 WiMax 网络规划，如何提高频率复用率是规划的关键； WiMax无线空中接口网与现有核心网的互联，如何把 WiMax 系统的空中接口网络和基于 IP 技术的核心网络有机结合在一起，支持无缝的移动性管理，保证用户的 QoS 要求，同时便于计费、认证和鉴权等，是研究的重点。 基于 OFDM 技术的 WiMax 小区规划方案 基于 OFDM 技术带来的高频谱利用率及抗多径干扰能力， 标准规定了在非视距传播的 211GHz 频段下，可以采用 OFDM、 OFDMA(正交频分多址 )及其他先进技术来对抗较差的无线传播环境。 但是，采用 OFDM/OFDMA 技术设计的点对多点 (PMP)无线系统将在网络规划上面临较大的问题。 在 CDMA(Code Division Multiple Access)网络中，用户通过扩频码来区分，可 以达到小区 频率复用率近似为 100%，从而简化甚至不需要频率规划技术；而在基于 OFDM/OFDMA 的 WiMax 系统中，用户只能通过时间 (TDMA)或子信道 (0FDMA)来区分，使用相同频率的相邻小区将会对本小区的通信产生严重的干扰。 因此基于 OFDM/OFDMA 技术的网络规划应基于频率分配，如何合理分配和复用有限的频段，而达到减少小区间、信道间的干扰是一个非常值得深入研究的问题。 河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 10 如何提高 WiMax 系统的频谱效率，是研究的热点问题。 可以采用高效的无线资源管理技术、先进天线技术 (如智能天线和多输入多输出 (MIMO, MultipleInput MultipleOutput))、扇区化技术来提高系统频谱效率，使小区间的频率复用因子尽量为 1。 基于小区簇的频率规划 基于小区簇的频率复用技术可以在不牺牲覆盖面积的前提下提高系统容量。 将可使用的频点分成几组然后分配给小区簇中的小区使用，保证相邻小区间不使用同一组频点。 如图 21 所示 ，某小区使用频点组 A，它的相邻小区都不能使用频点组 A。 在图 21 所示的实例中，一小区簇中有4 个小区，对于 WiMax 系统来说同频干扰仍较严重，需要采取更加先进的机制来保证小区之间的干扰在可以容忍的限度内。 如果使采用同一频点组的小区的间隔距离更远，就需要更多的频率资源，但是目前留给 WiMax 系统的频率资源较少，只能通过扇区技术、无线资源管理机制和先进天线技术来减少同频干扰。 图 21 频率复 用因子为 4时的小区规划 通过扇区技术提高系统容量的方法如 图 22 所示。 在网络建设初期，基站使用四个 90176。 的扇区天线，每个天线覆盖一个扇区。 小区可以通过分裂成更多扇区的方式，使每个扇区的可用子信道数量增加，以此支持更高的数据速率。 当扇区数量由四个变为八个的时候，小区的容量近似翻了一倍。 然而扇区的数量每增加一倍，小区的覆盖面积会减少 33%。 这时就需要更多的发射机和接收机来完成相同的覆盖，这样每个 区 的覆 盖面积减河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 11 少了，其需要的带宽也随之减少，但设备的成本却会增加。 如果在系统中增加更多的载频，就可以进一步使用频率分集来减小同信道之间的干扰。 图 22 通过扇区技术提高系统容量 基于无线资源管理的小区规划移动通信 无线资源管理主要包含功率控制、无线资源分配、自适应控制、分组调度技术等，其目的在于减少系统间干扰，提高系统容量，增强链路的服务质量等。 实际系统的小区是不规则的，在有些地方同频干扰较大，这时可以通过无线资源管理机制来减小同频干扰基站的发射功率，或者结合TDMA 机制分配干扰较小的时隙资源给边缘小区用户从而减少同频干扰。 由于无线资源管理机制对 WiMax 系统来说是一个较大的范畴，不同功能实体之间关系较复杂， 下面以其中功能相对独立的自适应控制机制为例阐述WiMax 系统的小区规划。 高阶的调制方式具有更高的频谱效率，因此可以采用高阶调制来提高系统的容量。 但随着调制阶数的增加，接收机的复杂度也要随之增加，而且小区间干扰也越来越严重 (不同调制方式之间目标 SIR(信干比 )变化达到 16dB)，这也对接收设备提出了更高的要求。 另外，随着调制阶数的增加，小区的覆盖面积大幅缩小，从 BPSK 到 QPSK 到 16QAM 再到 64QAM，调制阶数每增加一步，会使小区半径缩短为原来的一半左右。 总之，当系统需要扩容的时候，高阶的 QAM 调制 是需要的，但这会带来覆盖面积减小和系统干扰增加等问题，这些问题可以通过将小区规划和调制体制规划相结合的方法来解决。 如图 23 所示， 在原有扇区划分和单一调制 BPSK 方式的基础上，根据所处地域不同，采用不同的调制方式，越靠近基站，则河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 12 使用的调制方式越高。 离基站最近的区域采用最高阶 64QAM 调制方式，然后是 16QAM，再是 QPSK，最外圈的区域使用 BPSK。 图 23 自适应调制方式的使用示例 基于极化天线的小区规划 使用极化天线的方法可以进一步优化频率 复用机制，水平极化和垂直极化交替模式可以使相邻小区得到较好的干扰隔离，从而可以将系统容量提高近一倍。 交替极化在系统中的应用如 图 24 所示，如果只采用一个载频，考虑到实际地形的不规则，很容易存在较严重的同频干扰，而使用两个载频的交替极化模式，可以得到四组可用信道，从而大幅度减小干扰。 联合采用两载频和极化天线技术，在不需要对现有网络进行较大改动的情况下，就可使系统获得更多的可用信道。 图 24 极化天线技术与网络拓扑结构 根据以上各种提高系统频谱效率技术的描述可知，为了减小干扰，尽量保证小区的频率复用因子为 1，其网络频率规划方案应该服从如下原则： 河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文） 13 （ 1） 除非距离达到 57 个倍程，或 者两者之间有较好的阻挡物，否则相邻站点不允许出现相同方向的同频复用。 如果要复用，可以采用不同的极化方向以获得 20dB 的额外隔离度。 （ 2） 同一站点，同一扇区，尽可能不使用邻频进行组网，尽可能地使其错开一个角度，以保证服务扇区内的注册频点为最佳。 （ 3） 同一站点，同一扇区，不可以使用同频。 （ 4） 同一站点，相邻扇区，不可以使用同频。 在采用高性能天线的情况下，如果终端的位置不在相邻两个扇区交叠边缘，可以使用同频交叉极化的方式。 （ 5） 同一站点，相背扇区，在基站天线前后隔离度满足 30dB 的要求时，可以使用相同极化的同频。 针对免许可证频段， 协议还规定了动态频率选择方案，同时，WiMax 系统可以支持多输入多输出、智能天线、 OFDMA 等技术，可降低频率干扰、增加网络容量。 WiMax 系统的核心网策略 WiMax 系统的网络结构包括 WiMax 终端、 WiMax 无线接入网和 WiMax核心网 3部分， 如图 25所示。 根据所采用的标准以及应用场景不同， WiMax终端包括固定 ()、便携和移动 ()三种类型。 而 WiMax接入网主要指基站，需要支持无线资源管理等功能，有时为方便和其他网络互联互通，还需要包含认证和业务授权 (。