WiMAX16e技术建议书Word文档下载推荐.docx
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3.8、HARQ技术23
3.9、QoS机制23
3.10、睡眠模式23
1、WiMAX-16e系统概述
WiMAX技术已经在世界上的一百多个国家得到大规模的部署,在无线宽带接入领域处于绝对的技术和市场领先地位。
早期的部署以WiMAX-16d为主,而现在的部署则以WiMAX-16e为主。
WiMAX-16d支持固定和游牧两种方式,部署的场景以室外为主,而WiMAX-16e支持固定、游牧、便携和移动等多种方式,部署的场景以室内为主,也支持室外部署。
所以我们认为WiMAX-16e是电信运营商进行无线宽带接入业务拓展的最佳技术选择。
对无线宽带接入技术来讲,最大的挑战是带宽的问题,OFDM/OFDMA技术的出现,使无线宽带技术的发展进入了跨越式发展的阶段,OFDM使64QAM第一次成为可商用的无线调制技术,无线频谱的净的利用效率可以达到3.0bit/Hz。
除此以外,多入多出(MIMO)技术、空分多址(SDMA)技术以及波束赋形(BeamForming)技术的出现,不仅可以再次提高无线的带宽,还可以大大地改善无线链路的覆盖能力和链路的稳固性,从而达到运营级的标准、极大地节省了客户的投资。
融合了上述所有技术的标准就是IEEE802.16e以及后续的IEEE802.16m,也就是我们通常说的移动WiMAX。
移动WiMAX是第三代移动通信的全球标准之一,其实相对于其它的3G技术,移动WiMAX具有显著的技术优势,所以在美国、日本、欧洲等发达国家,人们更习惯于称之为4G技术。
移动WiMAX的802.16m标准就是4G的主要备选标准之一。
移动WiMAX支持语音、数据、视频等多种业务的综合接入,支持固定、游牧、便携以及移动等各种应用场景。
移动WiMAX支持2.3、2.5GHz、3.3GHz、3.5GHz、3.65GHz等多种频段。
移动WiMAX支持5MHz、7MHz、10MHz等多种信道。
移动WiMAX支持下行最大18Mbps、上行最大5~6Mbps(单个CPE)的吞吐量。
在MIMOB的情况下,系统的容量还可以提高一倍。
移动WiMAX支持固定室外型CPE、室内Modem、室内网关设备、USB卡以及PDA等各种终端。
对于电信运营商来讲,不仅要考虑采用最先进的网络技术,还要考虑采用开放的、标准化的网络技术,二者同等重要。
最先进的技术可以保护用户的投资,开放的、支持标准化的技术可以保证产业链的强力支持、保证客户有广泛的产品支持,当然还可以保证运营商网络的持续升级和演进。
移动WiMAX产品经过两年的部署,产品和技术也出现了巨大的变化。
早期的移动WiMAX产品仅仅支持2X2MIMO技术,覆盖能力不够强大,目前的移动WiMAX产品支持4X4MIMO,有的先进的产品还支持6X6MIMO,除此以外有的产品还支持Beamforming技术以及SDMA,这些先进的技术的应用不仅使覆盖半径得到成本的增加,系统的带宽也得到成倍的增加。
早期的产品称为移动WiMAX产品,现在支持4x4或6x6MIMO、Beamforming以及SDMA等先进的移动WiMAX称为增强性移动WiMAX产品。
2、WiMAX-16e系统方案
2.1、设计原则
移动WiMAX网络应遵循以下原则:
(1)支持移动WiMAX系列标准(IEEE802.16e及系列标准),保证产品的持续开发,保证产品的平滑演进和持续升级到支持IEEE802.16m,提供足够的扩容扩充能力,满足客户不断地扩展新的业务的要求,并且保护客户的长期投资;
(2)产品必须达到运营级的标准,技术先进、部署简单、运行稳定可靠,可以保证系统长期稳定地提供电信业务。
2.2、产品选型
(1)移动WiMAX基站本公司自研的产品。
该产品是按照IEEE802.16e标准研究开发的运营级的全室外宏基站产品;
(2)移动WiMAX用户端产品选用自研的CPE系列产品,包括室外型CPE、室内Modem、USB卡以及支持WiFi功能的Modem设备等,目前USB卡已经完成;
(3)选用自研的网络管理系统及机架服务器;
(4)天馈系统根据组网需要,以本公司4X4为主,也可选用美国TimesMicroWave公司的6X6系列产品;
(5)选用运营级的AAA系统;
(6)选用室外型机柜及电源系统;
(7)室外网线和室外电源线选用中国品牌;
(8)安装材料及抱杆等需要定制;
2.4、标准的移动WiMAX解决方案
对于大规模的网络部署,我们建议采用标准的移动WiMAX网络架构。
标准的移动WiMAX的网络架构包括:
移动或固定用户(MS)、基站(BTS)、接入网关(ASNGW)、归属代理(HomeAgent)、
AAA服务器以及核心业务网络等部分。
移动WiMAX的主要标准接口包括:
R1接口(MS和BS之间的空中接口)、R6接口(BS和AGW之间的标准接口)、R3接口(AGW和核心网的HomeAgent、AAA等之间的接口)。
移动WiMAX标准网络架构
2.5、频率规划
本项目拥有15MHz的3.3GHz资源,可以划为3个5MHz的信道,作为网络覆盖使用。
采用1x3×
3频率复用方式,该频率复用方式是指总共使用3个频点,以一个基站分三个扇区,每个扇区各使用一个不同的频点(A、B、C),并以一个基站三个扇区为复用簇实现全网无缝连续覆盖组网。
此种规划方法的优点在于:
▶可以充分利用分散的频率资源
▶无需复杂的子载波置换方式调度算法,实现较简单,系统开销小
▶系统干扰小,同一基站相邻扇区间无同频干扰,同频小区子信道冲突小、干扰小
▶覆盖范围广,初始建网成本低,建网风险低
▶建网快,干扰易控制,网络规划与优化简单
原则上,我们不建议采用1x1×
3频率复用方式,该频率复用方式是指总共使用1个频点,以一个基站分三个扇区,每个扇区各使用同一个频点(A),并以一个基站三个扇区为复用簇实现全网无缝连续覆盖组网。
最大问题是扇区之间以及基站的边际间会产生同频干扰。
2.6、链路预算
在进行WiMAX系统无线设计时,我们首先用链路预算分析方法以粗略估计为满足一定条件,如为达到所要求的上下行速率时,小区所能覆盖的范围,从而得到指定区域内提供覆盖所需的基站规模。
链路预算粗略计算基站与终端间所允许的最大空间路径衰耗,即对基站和终端间下行、上行路径上一系列衰耗,增益和参数的加减运算。
根据计算出的最大链路衰耗值,通过传播模型以及地形类别来确定平均基站扇区覆盖半径和区域。
根据每种地形地貌的基站小区半径,以及该地区内这几种地形地貌的覆盖范围,我们便可以根据面积公式得出满足覆盖要求所需的最少基站数。
理论上,标准移动WiMAX系统可以覆盖15公里的半径,本公司现有的基站可以覆盖20-24公里的半径,但是当考虑到传输速率、建筑阻挡等要求,实际情况可能需要具体分析。
假设条件:
Ø
密集城区:
以25m基站天线高度为例,覆盖设计要求90%,单扇区5MHz频率资源,采用USB室外场景,采用MIMOMatrix-A技术,边缘调制方式为QPSK1/2,TDD比例为31:
15;
普通城区:
以30m基站天线高度为例,覆盖设计要求90%,单扇区5MHz频率资源,采用USB室外场景,采用MIMOMatrix-A技术,边缘调制方式为QPSK1/2,TDD比例为31:
下表为密集城区规划时链路预算的详细过程:
场景参数
下行业务
上行业务
地物环境
密集城区
扇区
3扇区
信道带宽(MHz)
5
子载波数
512
子载波分配方式
PUSCwithAllSC
边缘调制方式
QPSK1/2
基站天线配置
MIMOMatrixA
基站天线数量
6
终端天线数量
2
终端类型
USB
终端位置
室外
置换区参数
可用子载波数
840
840
分配子信道数
30
3
占用的数据子载波数
720
48
边缘速率(Mbps)
4.18
0.09
发射
下行
上行
每天线口输出功率(dBm)
33.00
23.00
导频突发功率(dB)
-0.46
0.00
馈缆损耗(dB)
1.50
天线增益(dBi)
18.00
2.00
EIRP(dBm)
56.04
25.00
接收
3.00
噪声系数(dB)
6.50
6.00
背景噪声(dBm/Hz)
-174.0
子载波宽度(kHz)
10.9375
解调门限(dB)
3.00
2.00
等效接收机灵敏度(dBm)
-96.38
-108.80
最小电平要求(dBm)
-98.38
-123.80
最大路径损耗
室外阴影衰落标准差(dB)
10
区域覆盖概率要求
90%
阴影衰落余量(dB)
7.6
快衰落余量(dB)
干扰余量(dB)
0.2
系统增益(dB)
149.92
148.80
最大路径损耗(dB)
140.12
139.00
扇区覆盖
终端天线高度(m)
基站天线高度(m)
30.00
频率(MHz)
3300.00
传播模型
Cost231-Hata
扇区半径(km)
1.30
1.20
如上所示,在密集城区,站高30m时,基站的覆盖半径为1.20Km。
如果是普通城区,站高30m时,基站的覆盖半径为1.80Km。
2.7、容量规划
单站(三扇区)容量计算,
采用5MHz信道带宽,TDD比例为31:
15,天线配置为MIMOMatrix-A,通过如下公式可计算单站吞吐量:
单基站平均吞吐量
信道带宽
5MHz
频率复用方式
1*3*3
TDD时分比例
下行:
上行=31:
15
DL
UL
Total
平均吞吐量/单基站(Mbps)
21
26
3、移动WiMAX系统关键技术
3.1、OFDM技术
OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。
无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每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,尽管总的信道是非平坦的,具有频率选择性,但是每个
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