3g-wimax无线工程技术_的研究与仿真毕业论文(编辑修改稿)

3g-wimax无线工程技术_的研究与仿真毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

OS)传输。 （ 4） :支持固定和移动性的宽带无线接入空中接口标准，工作在 2 GHz6 GHz 适用于移动性的许可频段，可支持用户站以车辆速度移动，已经于 2020年 12月完成，以 名称发布。 的目标是能够向上兼 容 ，因此它的标准化工作基本上是在 的基础上进行的。 目前定位的目标速率为车速，一般可以支持 120 km/h的移动速度。 带宽可以高达 70 Mb/s.该标准还规定了支持基站或扇区间高层切换的功能。 表 标准 发布时间 2020 年 12 月 2020 年 1月 2020 年 6 月 2020 年 12 月 使用频段 10 GHz66 GHz 2 GHz11 GHz 2 GHz66 GHz 2 GHz6 GHz 信道条件 视距 非视距 视距 +非视距 视距 +非视距 固定 /移动 固定 固定 固定 固定 +移动 覆盖的技术 领域 固定宽带无线接入系统空中接口标准 固定宽带无线接入系统空中接口标准 固定宽带无线接入系统空中接口标准 支持固定和移动性宽带无线接入系统空中接口标准 信道带宽 25/28 MHz MHz MHz MHz 传输速率 32134 Mbps (以 29MHz 为载波带宽 ) 在 20MHz 信道上提供约75Mbps的速率 在 20MHz 信道上提供约75Mbps的速率 在 5MHz 信道上提供约20Mbps的速率 论文结构 本文先是介绍了 WiMAX 的基本情况，比如说 是研究背景， WiMAX 的发展现状等相关内容。 第二章主要是介绍 WiMAX 的关键技术，再介绍与 WiMAX 相关的几种技术比如说 WiFi 和 MESHWiFi，再比较它们的相同点和不同点。 第三章主要是介绍的是WiMAX 的组网技术，再结合中南大学铁道校区的实际情况给出一个工程方案。 第四章主要是运用通信仿真软件 OPNET 的对 WiMAX 进行工程仿真，得出结果后进行相关分析。 第五章是总结内容，得出 WiMAX 工程技术优势。 （和摘要重复了 ,是不是另外写或不要此段内容 ）3GWiMAX无线 工程技术的研究与仿真 第二章 WiMAX技术及分析 4 第二章 WiMAX 技术及分析 WiMAX 的关键技术 WiMAX 的物理技术特点 物理层的主要工作是对原始数据进行调制 /解调，编码 /解码，使之变成适合无线链路传输的数据。 物理层由传输汇聚子层 (TCL)和物理媒质依赖子层 (PMD)组成，通常说的物理层主要是指 PMD。 目前最通用的 IEEE ()标准的工作频段定义分为两段 ： 2 GHz11GHz(用于非视距传输 )和 1O GHz66 GHz(用于视 距传输 )。 ()标准为了确保移动性，工作频段定义为 26 GHz。 WiMAX组织正在各个国家寻求较低的频段。 根据各个国家频率规划的不同，目前 WiMAX 选定了首先对工作于 GHz频段、 GHz 频段、 GHz 频段这三个频段的 设备进行一致性和互操作性测试，现已完成并商业化。 选择这几个频段先做侧试是因为 GHz、 GHz、 GHz 是运营商比较愿意采纳的频段。 其中按照国际惯例， GHz和 GHz 是免授权频段。 而 是需要授权的。 WiMAX系统支持 TDD(时分双工 )和 FDD(频分双工 )两种复用技术，在 中，还规定了用户站可以采用半双工频分双工 (HFDD)方式，这样就降低了终端收发器的要求，从而降低了终端成本。 为了更好地使用带宽，两种模式下都采用突发(Burst)格式发送，支持自适应的突发业务数据。 在每一帧中，基站和各个客户端可以根据需要灵活地改变突发的类型，从而选取适当的发射参数，如调制方式、编码类型等。 WiMAX 能够提供高于 3 bit/second/Hz 的数据传输速率， 并未规定具体的载波带宽，系统可以采用从 之间的带宽。 考虑各个国家己有固 定无线接入系统的载波带宽划分且各自不统一， 规定了几个系列 : MHz 的倍数 , MHz 的倍数。 MHz 系列包括 等 : MHz 系列包括。 对于 1066 GHz 的非视距固定无线接入系统，还可以采用 28 MHz 载波带宽，提供更高的接入速率。 WiMAX 采用自适应调制、编码技术，支持 BPSK、 QPSK、 16QAM 和 64QAM 多种调制技术。 在信道编码纠错方面， 采用 了截短的 RS 编码和卷积码级连的纠错编码，并且还支持分组 Turbo 码、卷积 Turbo 码。 它可以根据不同的调制方式和纠错编码方法组合成多种发送方案，系统可以根据信道状况的好坏以及传输的需求，选择一个合适的传输方案。 信道质量好的时候，选择 传输速率比较高的调制方式 ；反之，则选择抗干扰能力比较强但是传输速率比较低的调制方式。 比如说，当信道3GWiMAX无线 工程技术的研究与仿真 第二章 WiMAX技术及分析 5 状态差时，可以选择例如 QPSK低阶的调制方式，当信道状况好时，可以选择例如 64QAM高阶的调制方式。 自适应调制给无线传输系统带来了很好的抗衰落性能。 为了增加系统容量、扩大 履盖范围以及提高系统的可靠性， 支持多种多天线技术比如空时编码 (SpaceTime Coding,STC)，自适应天线系统 (Adaptive Antenna System,AAS)和多输入多输出 (MultipleInput Multiple Output,MIMO)系统。 MIMO 技术就是在 BS(Base Station，基站 )和 SS(Subscriber Station，用户站 )端使用多根天线，能够大幅度的增加信道的容量、覆盖范围和频谱的利用率。 AAS 可以描述为一种波束成形技术。 BS 使用天线阵列增加目标 SS 的增益，同时减少其他SS 或者干扰源的干扰。 AAS 技术使用 SDMA 方法，得空间上分开的多个 SS 能在同一时间使用相同子信道。 通过使用波束成形， BS 能够将信号导向到不同 SS，也能区分同一时刻来自不同 SS 的信号。 STC 和 MIMO 属于同一类技术，在发送端不需要知道信道信息，而 AAS 在发送端需要知道信道信息。 广义上来说， STC 使用多根天线发送、单根天线接收，应该也属于 MIMO 技术中的一种。 使用多天线技术会带来以下几个优点： 阵列增益 ： 使用多天线后增加了信号的 相干性，从而获得了阵列增益 ； 分集增益 ： 这是通过利用多径来获得的，当任何一径性能变坏时，就不会影响系统的性能。 在无线衰落信道里，这个可以增加接收信号强度的稳定性从而提高性能。 分集增益可以在空间 (天线 )、时域 (时间 )或者频域 (频率 )各个维度上获得 ； 共信道干扰消除 (CCIR)： 通过干扰的不同信道响应，从而消除共信道的干扰信号。 多天线技术和 OFDM（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 正交频分复用 ） 技术结合使用能够大幅度地提高覆盖范 围和容量。 WiMAX 物理层调制模式 最早发布的 标准中使用单载波 (SingleCarrier,SC)调制模式，因此将其称为 “ WirelessMANSC”。 而后续颁布的 和 标准除了支持单载波方式外，还增加了以下三种载波调制方式 ： (1)改进型单载波方式 ： 基于WirelessMANSＣ 单载波方式，但工作在支持非视距传输的 11GHz 以下频 段，称为“ WirelessMANSca” ； (2)256 载波正交频分多路复用 (OFDM)方式 : 这种方 式采用频率上等间隔的 256 个正交子载波进行调制，充分发挥了 OFDM 技术的优势，具有抗多径衰落、抗时延扩展的能力，可满足大部分应用需求，称为 ”“ Wireless MANOFDM”；(3)2048 载波正交频分多址接入 (OFDMA)方式 : 这种方式引入频域多址接入，将频带划分为多个子信道，各子信道之间依次正交排列并根据信道特性分配给不同用户，3GWiMAX无线 工程技术的研究与仿真 第二章 WiMAX技术及分析 6 实现多用户信号传输复用和接入，可支持某些特定的多对象通信应用，称为“ Wireless MANOFDMA”。 WiMAX 的主要优点如传输速率快，抗干扰能力强都是因为采取了 OFDM 技术 [８ ]。 正交频分复用 (OFDM)实际上是一种多载波数字调制技术。 正交是指各个载波的信号频谱是正交的， OFDM 全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍。 OFDM 技术的基本思想就是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每一个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。 这样尽管总的信道并非平坦的，也就是说，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此可以大大消除符号间干扰。 OFDMA（ Orthogonal Frequency Division Multiple Access， 正交频分多址 ）和 OFDM 的最根本的区别在于前者在上行和下行均支持子信道化，后者仅在上行方向支持子信道化。 OFDM 和 OFDMA 频谱利用率高，而且在抵抗多径效应、频率选择性衰落和窄带干扰上具有明显的优势。 但是与单载波相比， OFDM 和 OFDMA 技术也有缺点，最主要的是它对载波频率偏移比较敏感，相对于子载波间隔来说很小的载波频偏就会引起系统性能的大幅下降。 几种无线宽带技术的介绍及分析 到目前为止，世界上的无线城 市建设所采用的技术主要有三种，分别是 WiFi、MESHWiFi 以及 WiMAX。 这三种技术有着不同的技术特点，适用的范围也不尽相同。 WiFi 技术介绍 标准在 1997 年由 IEEE 作组提出，该标准提供 了 三个物理层规范，包括 ISM 免 费 频 段 中 的 红 外 线 、 12Mbps 跳 频 技 术 (FrequencyHopping Spread Spectrum,FHSS)和 12 Mbps 直接序列扩频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)，主要用来解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到 2 Mbps。 由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此， IEEE 于 1999 年又新推出了两个版本的无线网络标准， IEEE 和 IEEE。 除原 IEEE 的内容之外，增加了基于 SNMP 协议的管理信息库 (MIB)以取代原 OSI 协议的管理信息库，3GWiMAX无线 工程技术的研究与仿真 第二章 WiMAX技术及分析 7 同时也扩展了网络的传输速度。 IEEE 使用开放的 GHz 频率，采用直接序列扩频 和补偿编码键控 (Complementary CodeKeying,CCK)的调制方式，室内传输距离可以支持 100m, 传输速率可以达到 11 Mbps，可以兼容。 IEEE 工作频段为 5GHz 频段，物理层也采用 OFDM 技术，大大提升无线局域网的速度和整体信号质量，传输速率可达 54 Mbps。 由于 技术具有数据传输速率高，抗千扰能力强的优点，能满足高密度数据传输用户的需要。 由于 IEEE 和 IEEE 标准之间互不兼容，为了解 决这个问题， IEEE 又于 2020 年 11 月发布了 1g 协议，工作频段为 ,规定的调制方法有两种，包括 中采用的 OFDM 与 中采用的 CCK。 通过规定两种调制方式，既达到了用 频段实现 水平的数据传输速度，也确保了和 产品的兼容，工作距离为 80100 米 (室内 )， 所以现在市场上大多数无线网卡都支持 IEEE。 MESHWiFi 技术介绍 无线网络 技术 发展 日新月异，各种新技术层出不穷， 而 MESHWiFi 就是基于 IEEE 技术发展而来的，它的全名是 Wireless Mesh Network，又称无线网状网。 无线网状网引入了对等网状拓扑的概念，可实现节点之间的无线通信，核心指导思想是让网络中的每个节点都可以发送和接收信号。 这个概念解决了当今面临的许多部署问题，比如进行广泛的以太网布线，支持新的部署模式等。 传统的 WLAN 一直存在的可伸缩性低和健壮性差等诸多问题由此迎刃而解。 无线网状网技术的出现，代 表着无线网络技术的又一大跨越，有极为广阔的应用前景。 无线网状网 (WMN)由网状路 由器节点和客户机节点组成，其中的网状路由器节点组成了无线网状网的网络骨干，其移动性很小。 它们一起为无线网状网和其它常规无线网络的客户机节点提供网络的无线接入。 WMN技术结合了中心式控制的蜂窝网与分布式控制的无线自组织网 (Adhoc)的优点，可有效克服这两种技术的缺陷并显著提高无线网络的性能，已经成为下一代无线通信网络的研究热。