WiMAX固定版和移动版的覆盖分析

　　近年来移动通信发展呈现数字化、宽带化的趋势，WiMAX作为一种宽带无线接入技术，从其诞生之日起，就备受人们的关注和争议。提到WiMAX，我们听到多的就是它能提供75Mbit/s的速率，能提供50km 的覆盖范围。那么，WiMAX究竟有没有这么大的覆盖能力，这可能是许多人心中的疑问。本文从链路预算的角度出发，分别对WiMAX的两个主流标准 IEEE802.16d和IEEE802.16e的覆盖能力进行分析。

　　 一、链路预算

　　链路预算是无线网络规划的基本工具，通过链路预算，我们可以预测小区的覆盖半径。链路预算通过对搜集到的发射机和接收机之间的设备参数、系统参数及各种裕量进行处理，得到满足系统性能要求时允许的路径损耗，利用链路预算得出的路径损耗和相应的传播模型可以计算出特定区域下的覆盖半径。下面将对基于 IEEE802.16d和IEEE802.16e两种标准的网络进行链路预算。

　　1．系统参数

　　系统参数主要包括系统带宽、工作频率、抽样频率等。考虑到WiMAX带宽灵活性强和频段不固定的特点，本文将以其中的一种配置为例来分析，对于 IEEE802.16d，本文以3.5GHz频段、3.5MHz带宽为例。对于IEEE802.16e，本文以2.5GHz频段、10MHz带宽为例，具体参数如表1和表2所示。

 表1系统配置

　　2．接收机灵敏度

　　接收机灵敏度是指接收机输入端为保证信号能成功的监测和解调(或保持所需要的FER)所需要的业务信道的输入功率电平。IEEE802.16d标准中给出了接收机灵敏度计算的参考方法。

　　IEEE802.16e标准中也给出了接收机灵敏度的计算方法建议。

　　SNRRx随着不同的调制编码方式而变化，规范建议SNRRx的取值由表3、4给出。

　　与802.16d相比，802.16e中采用了重复技术，这是有增益的。

表3IEEE802.16d不同调制编码方式下的SNR值

表4IEEE802.16e不同调制编码方式下的SNR值

　　3．储备裕量

　　（1）阴影衰落储备

　　由于存在阴影衰落的影响，为了保证一定的覆盖概率，必须保留一定的阴影衰落裕量，其大小与阴影衰落标准方差和覆盖概率有关。在实际工程中，一般以75％的边缘覆盖概率为目标，它对应的区域覆盖概率为90％，标准差σ一般取值为5～12dB，宏蜂窝一般取8dB，因此这里σ取8dB，由此可以计算出阴影衰落储备为5.39dB。

　　（2）快衰落储备

　　快衰落储备是为功率控制预留的功率裕量，功率控制可以在一定程度上抵抗快衰落，因此需要给功控预留功率裕量。由于802.16d中没有闭环功控措施，只有简单的初始测距，802.16d又是固定接入，因而不需要预留快衰落储备。而在802.16e网络中，由于终端可以移动接入，而移动会带来一定的衰落，通过功控可以弥补这个衰落，因此需要给功控留一定的裕量，但是由于802.16e网络功控的频率比较低，所以不需要预留太多的快衰落储备，这里取2dB。

　　（3）干扰储备

　　与GSM系统类似，WiMAX网络存在小区间的邻频和同频干扰，干扰的大小与站距的大小、频率的规划、天线的朝向等因素有关，为了使小区内干扰严重的区域能正常通信，就要留一部分裕量。如果频率复用模式为1/3/1，上行预留干扰储备3dB，下行2dB；如果频率复用模式为1/3/3,干扰储备可以减小为 0.2dB，但是这样会带来频谱效率降低的后果。

　　4．传播模型的选择

　　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模型所预测的中值路径损耗的误差，一般都过大地预测了中值路径损耗，该模型需要通过进一步的参数优化来适用于3.5GHz频段；Cost- 231Hata模型也过大地预测了中值路径损耗，尤其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，这两个模型需要进一步地优化来适用于3.5GHz频段。而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。在2.5GHz频段，通常采用Cost- 231 Hata模型。本文就以Cost-231 Hata模型来预测覆盖半径，链路预算如表5。