【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數不少于。有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設計是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 型 14 是熱點側的無線接入設備，提供標準接口與熱點相連，作為 WLAN 接入點 (AP,Access Point)的熱點設備再通過 。 WiMAX 接入網絡可根據實際情況靈活采用 PMP 或 Mesh 結構形式，如圖 。 WiMAX 熱點回傳模式的主要特點在于作為業(yè)務回傳應用，采用無線傳輸方式，與傳統有線回傳模式相比 .其優(yōu)點顯而易見，部署方便，不受地形影響，可作為傳統回傳模式的補充或替代方案。但應用此模式的前提是基站為支持 WiMAX 和 WiFi 雙模制式 的雙?；?.我們部署的基站設備不具備雙模功能，所以沒有采用該模式。 圖 熱點回傳模式 ● 終端直接接入模式 在終端直接接入模式下，用戶終端設備 (TE,TerminalEquipment)直接通過作為SAP 的 WiMAX 基站 (BS)接入核心網。而用戶終端設備 (TE)若要直接接入 WiMAX 網絡，則必須配置符合 WiMAX 標準的用戶單元 (SU,Subscriber Unit)，用戶單元 ((SU)一般是 WiMAX 無線網卡或無線模塊形式。由于 WiMAX 接入速率很高，而且支持城域內終端設備的 移動性 (對于己經頒布的 IEEE )，因此特別適合于接入速率要求高并且有移動性要求的終端應用。如圖 。 該模式的特點在于允許用戶終端直接高速接入網絡，并支持便攜式終端在城域范圍內的移動和漫游。從技術和業(yè)務的角度看，只要再增加支持 VoIP 語音業(yè)務功能，就可成為名副其實的下一代移動通信網絡。但是 Intel 公司直到 2020 年年底才推出WiMAX 的手持設備的無線終端模塊，離大規(guī)模商用還有一段距離，所以這種方案現在還不實用。 圖 終端直接接入模式 3GWiMAX無線 工程技術的研究與仿真 第三章 模擬搭建 WiMAX組網模型 15 ● 駐地網接入模式 駐地網接 入模式主要針對集團用戶，其目標是把諸如企業(yè)、校園和 SOHO (Small Office Home Office， 單獨家里辦公 )等用戶駐地網通過 WiMAX 接入骨干網，如圖 。與其他應用模式相同，基站 (BS)還是作為 SAP 與核心網相連提供無線接入服務。在用戶側，用戶無線接入設備 SS，其一側通過無線接口上聯基站 (BS), 另一側通過標準接口 (例如以太網接口、 El等 )與用戶駐地網 CPN 設備相連。一般用戶站 (SS)采用定向天線，以及各種自適應技術，靈活調整工作方式，保證用戶的正常接入。 用戶側駐地網設備可以是路 由器、交換機、集線器等網絡設備，甚至可以是另一種無線接入點 (例如 WiFi 熱點 )，用于組成用戶專用局域網，其典型實例是目前廣泛存在的校園網、企業(yè)網、政府網或 SOHO 等形式。 駐地網接入模式特別適合于線纜接入不方便，或者對接入帶寬要求不高的駐地間接入應用。與線纜接入方式相比，部署快捷是該模式的競爭優(yōu)勢。 圖 駐地網接入模式 以上幾種模式都有各自適合運用的場合。 中南大學有著三大校區(qū)，分別為中南大學本部，中南大學鐵道校區(qū)，中南大學湘雅校區(qū)，三大校區(qū)分布在長沙不同的地方。而中南大學的骨干網 是校園教育網，而無線寬帶網事校園骨干網的有益補充或者滿足對網絡的 應急 備份 需求。 所以我的設計方案選擇駐地網接入模式和無線橋接接入模式的結合。在各個校區(qū)之間的連接選擇無線 鏈路 橋接模式，使三大校區(qū)的 校園 網絡之間直接互聯。校區(qū)內部選擇駐地網模式，這樣無線寬帶網的核心網部分就校園以太網絡。 無線信道模型選擇 無線通信系統的性能主要受無線信道的限制 。 無線信道有多種多樣的情況，在發(fā)射機和接收機之間既有直線信道，也有被建筑物或山脈完全阻擋的信道 ； 同時，接收機的移動速度也影響接收信號電平的衰落。另外，無線信道表 現很強的隨機性和不可預測性，很難作簡單地分析。因此無線信道模型的提取必須考慮通信系統及3GWiMAX無線 工程技術的研究與仿真 第三章 模擬搭建 WiMAX組網模型 16 頻段的影響。 在無線通信網的規(guī)劃階段期間，最重要的傳播問題便是路徑損耗，它代表大尺度傳播特性。路徑損耗是無線通信系統規(guī)劃設計的一個重要依據，對網絡設計中的覆蓋范圍、信噪比、遠近效應都有影響。因此，在無線通信網絡最初規(guī)劃階段以及今后的擴容、網絡優(yōu)化期間都離不開路徑損耗預測 。 由于無線信道本身的隨機性以及其在無線通信系統規(guī)劃中的重要地位，選擇準確的無線傳播模型進行規(guī)劃顯的尤為重要。 中南大學本部校區(qū)坐落在城市郊區(qū)且背靠岳麓 山，建筑物密度不大，介于平坦地區(qū)和山地之間。中南大學鐵道校區(qū)坐落于接近城市中心，建筑物密度相對較大，主要區(qū)域是平坦地區(qū)。 WiMAX 基站小區(qū)的小區(qū)半徑一般都大于 l km， 經過查閱相關資料 我在進行鏈路預算時選擇 OkumumHats 信道模型，并且取 B 類地形參數。該模型所需的各種參數易于獲得，便于使用和計算 。 中南大學 的地形條件又與OkumuraHata 模型的使用條件基本相符，因此使用該模型算出的路徑損耗可以較真實的反映出實際值。 下面介紹下 Okumura 模型 和 OkumuraHate 模型 ： ● Okumura 模型 Okumura 模型預測城區(qū)傳播損耗中值。在城區(qū)中，電波傳播損耗取決于傳播距離d、工作頻率 f、基站天線高度 h 、移動天線高度氣 mh ，以及街道的走向和寬窄等。Okumura 模型給出了基本損耗中值的預測曲線簇 。 預測曲線簇表明了基本損耗中值 ),(m dfA 與工作頻率、通信距離的關系。隨著傳播距離 d 或工作頻率 f 的增大，傳輸損耗都會增加。在曲線上 查得的基本損耗中值 ),(m dfA 加上自由空間的傳播損耗 bsL ,才是實際路徑傳播損耗 TL ，即 ),(A m dfLL bsT ?? () 在考慮基站天線高度增益因子與移動臺天線高度增益因子的情況下，市區(qū)路徑傳播損耗中值 ),(),(),( fhHfhHdfALL mmbBmbsT ???? () 式中， ),( fhH bB 、 ),( fhH mm 為天線高度增益因子 。 計算郊區(qū)和開闊區(qū)的傳播損耗中值，要加入郊區(qū)修正因子 mrK ， 開闊區(qū)修正因子oQ 、準開闊區(qū)修正因子 rQ 。計算不規(guī)則地形上的傳播損耗中值，要加入修正因子sspjsh KKKK , 。利用這些修正因子就可以較準確地估算各種地形、地物條件下的傳播損耗中值。 上述傳播損耗公式盡管能較好地給出結果，但不適合計算機運算。為使模 型適合計算機運算， Hata 開發(fā)了兩個新模型。 ● OkumuraHata 模型 3GWiMAX無線 工程技術的研究與仿真 第三章 模擬搭建 WiMAX組網模型 17 Hata 模型是廣泛使用的一種中值路徑損耗的傳播模型，適用于宏蜂窩 (小區(qū)半徑大于 l km)的路徑損耗預測，根據應用頻率的不同， Hata 模型又分為 : (1)OkumuraHata 模型，使用的頻率范圍為 1501500MHz。 (2)COST231Hats 模型，是 COST231 工作委員會提出的將頻率擴展到 2 GHz 以上的 Hata 模型擴展版本。 OkumuraHata模型是 Hata在 Okumura模型大量測試數據的基礎上根據測試數據統計分析得出的經驗模型。原因是使用 Okumura 模型需要查找各種曲線，不利于計算機預測。 Hata 根據 Okumura 的基本中值場強預測曲線，通過曲線擬合，提出了傳播衰落的經驗公式，即 OkumuraRata 模型。 適用條件為 : ① 應用頻率 f 為 1501500MHz；② 基站天線有效高度 bh 為 30200米 ；③ 移動臺天線高度 mh 為 110米 ；④ 通信距離為 125千米。 傳播損耗公式 : rbmbP dhhahfL )) ( l ()( ?????? () 從上面的模型適用條件可以看出，該模型不適用于基站天線比較低的情況，同時也不適用于地形起伏較多或中度密集森林的地形 。 主要針對下面三種地形，如下表： 表 三種地形類型 類型 地形 路徑損耗 A 多山地形，山區(qū)或者高度森林覆蓋區(qū) 最大 B 介于 A/C 之間 中等 C 平坦地形， 略低低密度的森林 最小 根據經驗數據，對于給定的參考距離 od ，路徑損耗的中值可以由以下公式計算 : sddAPL o ??? )/lg (Υ d ＞ od （ ） 其中 )/lg(20 ?? odA ? （ ） )/( bb hcbha ???? （ ） ? 為波長，單位為 m； ? 為路徑損耗因子； bh 為基站高度，介于 10m 到 80m 之間；od =100； a， b， c是依賴地形類型的常數，取決于信道類型，取值如下表所示 ： 表 模型參數取值 模型參數 地形類型 A 地形類型 B 地形類型 C a 4 b c 20 陰影衰落的影響由表示，采用對數正態(tài)分布來建模，標準方差的典型值在 之間，具體取決于地形和林木密度類型。 3GWiMAX無線 工程技術的研究與仿真 第三章 模擬搭建 WiMAX組網模型 18 上述模型適用于 2GHz 左右的頻段，接收機天線高度約 2m 的情況。 為了擴展模型可用的頻率范圍并將接收機天線高度擴展到 IOm，可引入一些校正項對該模型進行修改： hftfte d PLPLPLPL ?????m o d （ ） 其中 fPL? 為頻率的校正項： )2020/lg (6 fPL f ?? （ ） f 為頻率，單位為 MHz。 hPL? 為接收天線高度校正項： )2/lo g ( hPL h ??? ,類型 A和 B )2/lo g (20 hPL h ??? ，類型 C h為接收天線高度。 覆蓋規(guī)劃 無線寬帶網絡中，基站的覆蓋區(qū)域可以描述成這樣一個區(qū)域 :在一個區(qū)域中，接收端處于該區(qū)域的任何位置都應有足夠的信號電平來滿足業(yè)務要求。 在一定傳播環(huán)境下，小區(qū)的覆蓋范圍直接取決于基站和客戶端所允許的最大路徑損耗，而鏈路預算即是確定給定鏈路的最大允許路徑損耗 .鏈路預算中的最大允許路徑損耗可大致用 下面 公式定性表示 ： 最大鏈路損耗 =發(fā)射功率 接收機靈敏度 余量 （ ） 進行鏈路預算時，先計算得到的允許最大路徑損耗，再選用適用于規(guī)劃區(qū)域無線傳播環(huán)境的傳播模型，將得到的數據代入，最后可得到基站的覆蓋半徑。 公式中的發(fā)射功率主要是指天線的有效發(fā)射功率，可以是 EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power，等效全向發(fā)射功率 )也可以是 ERP(等效發(fā)射功率 )。 若給的天線增益參數單位為 dBd，在進行鏈路預算的時候需要轉換單位為 dBi，變換公式如公式 如下 : G(dBd)=(G十 )(dBi) （ ） 接收機靈敏度是指在指定的數據速率和最壞信道條件下，在天線接收端要求的最小信號電平。公式表示如下 : Eb/No=Prec/(數據速率 *熱噪聲功率譜密度 ) （ ） 在實際規(guī)劃中，由于無線傳播的不同，接收機靈敏度取值也隨之有所不同。余量包括衰落余量、干擾余量和穿透損耗等。其中，衰落余量是充分考慮了信道衰落變化的情況，為保證小區(qū)中通訊的一定可靠性 而預留的量。它是與系統要求的小區(qū)邊緣通信概率要求相對應的。在無線空間傳播中，對于任何一個給定的距離，路徑損耗是變化的，可以看作是符合對數下態(tài)分布的隨機變量。在傳播模型中我們考慮3GWiMAX無線 工程技術的研究與仿真 第三章 模擬搭建 WiMAX組網模型 19 的都是路徑損耗中值，因此如果按照平均路徑損耗來設計網絡，則小區(qū)邊界上的點的損耗值有 50%的概率會大于路徑損耗中值，而另 50%的概率會小于該中值，即小區(qū)的邊緣覆蓋概率只有 50%。為了提高小區(qū)的覆蓋率達到系統要求，需要預先留出衰落余量。 穿透損耗采用的是經驗值，一般主要取決于各地的建筑材料和建筑物墻體厚度等因素，通常鏈路預算時穿透損耗取 值按如下參數 :密