作 者:张小可
表1 WiMAX与固定无线接入主要技术参数对比
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125332734.jpg)
3、固定WiMAX容量覆盖分析
同其他固定无线网络一样,固定WiMAX网络要基于一定的网络质量,平衡网络容量和覆盖之间的关系,使得网络性能和建设成本达到最佳。需要分析核心问题主要是:频率资源和覆盖质量,以及在特定信噪比条件下网络能提供的容量和达到的覆盖水平。
3.1频率资源和覆盖质量分析
无线通信标准的频率复用方式,是将一定数目的基站(例如4个基站或7个基站)组成一簇,基站天线采用定向天线,在满足同频干扰保护比的情况下,一个簇一个簇地配置频率,从而实现频率的多次复用。然后,随着设备的功能和天线的性能的不断改善,基站又可进一步分裂为1~3个小区,进一步提高频率的复用次数,提高系统的容量。
目前无线网络覆盖常用的频率复用方案如图1所示:
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125333580.jpg)
图1 无线网络覆盖常用的频率复用方案
频率复用程度越高,系统容量越大,复用程度越低,系统容量越小;
频率复用程度越高,同频干扰和通信链路质量越差,复用程度越低,同频干扰和通信链路质量越好;
当频谱复用程度过大时,因为质量的恶化,会使得系统容量反而降低。
对于以上四种频率复用方案的比较如表2所示。
表2 四种频率复用方案的比较
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125333621.jpg)
由以上分析可知,要实现连续覆盖,至少需要的频点数为12个,对基于802.16-2004固定接入标准的WiMAX网络,FDD双工方式下,3.5MHz的信道带宽,需要频率资源为42MHz×2;TDD双工方式下,信道带宽考虑5MHz,需要频率资源至少为60MHz。
目前国内各运营商主要部署的是支持802.16-2004固定接入标准的WiMAX网络。工作频段是3.5GHzFDD固定无线接入频段(3400MHz~3430MHz/3500MHz~3530MHz),信道带宽为3.5MHz,运营商可用的频点为3个。如果采用1×3×3复用方式进行连续覆盖,会有大于10%的区域因为同频干扰过大,而无法提供服务。因此,现有国内的WiMAX固定网络只适合作非连续的热点覆盖。
3.2覆盖和容量分析
在3.5GHz频段,常用的传播模型有SUI模型、Cost-231Hata模型、ECC-33模型等。相关文献曾经对三种模型做过测试研究,得出以下结论:SUI和Cost-231Hata模型都存在过大地预测中值路径损耗的问题,均需要通过进一步的参数优化方可适用于3.5GHz频段;ECC-33模型则与测试结果保持了比较好的一致性,因此ECC-33模型可以用作3.5GHz频段的传播模型。但是由于ECC-33模型对于郊区和乡村地区没有修正因子,因而建议只作为一般市区环境的传播模型。而Cost-32Hata模型当天线高度比较高时,随着终端天线高度的增加,该模型越来越不适用于3.5GHz频段。因此本文采用SUI模型来进行覆盖半径预测。
该模型遵循以下公式:
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125334360.jpg)
为阴影衰落余量。
运行于3.5GHz频段的WiMAX固定无线接入系统是一个上行功率受限系统,采用SUI模型进行上行链路预算,可知对于鲁棒性最强的QPSK1/2调制方式,可允许的路径损耗如表3所示:
表3 链路预算表(QPSK1/2)
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125334371.jpg)
则根据SUI模型计算所得的NLOS条件下不同区域的覆盖半径如表4所示:
表4 不同区域的覆盖半径表
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125334797.jpg)
Intel发布的2GHz~11GHz频段,WiMAX频宽、调制方式和带宽的对比如表5所示:
表5 2MHz~11GHz频段调制方式和带宽对比表
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125335112.jpg)
根据以上表格,可对特定区域的固定WiMAX接入带宽进行计算,因为固定WiMAX采用白适应编码调制,需根据不同的编码调制方式覆盖面积占整个覆盖区域面积的比值,分别计算不同编码调制方式下的容量,再将其相加,如图2所示:
![](http://www.cww.net.cn/upLoadFile/2008/7/4/200874125335784.jpg)
图2 计算不同编码调制方式下的容量相加所得
固定WiMAX接入方式下单载波平均容量=(DataRatel×AreaofData Ratel+Data Rate2×Area of Data Rate+……++Data Rate n×Area of Data Rate n)/all coverage Area。
由以上分析计算结果可知,如果不考虑同频干扰,在密集市区环境下,半径1.4km之内,在3.5GHz频段上工作的WiMAX固定无线接入系统,在信道带宽为3.5MHz时,单频点平均容量可达到12.7Mb/s,随着覆盖范围的逐步扩大,平均容量和边缘传输速率逐渐减少,当覆盖半径到达3.46km时,平均容量只有6.3Mb/s,且在其覆盖范围的边缘,只能提供1.4Mb/s的传输速率。
假设市区内某园区半径小于1.4公里,园区内客户所需业务特征如下:
◆IP语音带宽需求=32kb/s
业务特征:MOS=3.9,G.729编码,语音包长20Byte,20ms单位打包,编解码速率为8kb/s,编解码间隔10ms,帧长度为20Byte。
◆实时媒体流带宽需求=600kb/s