WiMAX無線接入系統(tǒng)的規(guī)劃方法

摘要　分析WiMAX無線接入系統(tǒng)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡的差異，對WiMAX無線網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃、干擾抑制分析、鏈路預算和容量分析等問題進行了闡述，為WiMAX無線接入網(wǎng)絡的規(guī)劃、工程設計和工程建設提供參考和幫助。

0、引言

寬帶無線接入技術作為下一代通信網(wǎng)中最具發(fā)展?jié)摿Φ慕尤爰夹g之一，正受到業(yè)界越來越多的關注。WiMAX作為新興的寬帶無線接入技術，具有覆蓋范圍廣、傳輸帶寬大的特點，已經(jīng)成為電信業(yè)普遍關注的熱點。尤其是WiMAX標準的下一版本802.16e可以同時支持固定和移動寬帶無線接入，可支持車載高速移動終端。事實上，在中國3G牌照未明的情況下，包括移動、網(wǎng)通在內的中國四大電信運營商都在對WiMAX進行測試。因此，WiMAX無線接入系統(tǒng)的組網(wǎng)問題及網(wǎng)絡規(guī)劃方法將成為一個重要的課題。

1、WiMAX網(wǎng)絡結構及特點

WiMAX無線接入系統(tǒng)主要由中心站和客戶端兩部分組成。WiMAX中心站設備為二層設備，可以通過標準的IEEE 802.3 Ethernet 10/100 BaseT接口與交換機相連，其數(shù)據(jù)業(yè)務通過IP城域網(wǎng)承載，語音業(yè)務通過NGN軟交換承載，與Internet、PLMN和PSTN等網(wǎng)絡進行業(yè)務交互�？蛻舳送ㄟ^無線信號與中心站相連，客戶端下連數(shù)據(jù)設備提供數(shù)據(jù)業(yè)務，下連IAD（綜合接入設備）提供語音業(yè)務。WiMAX系統(tǒng)網(wǎng)絡結構框圖見圖1。

圖1　WiMAX無線接入系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

WiMAX無線接入系統(tǒng)是一種點對多點系統(tǒng)，以蜂窩模式覆蓋多個扇區(qū)。與傳統(tǒng)的GSM和CDMA蜂窩網(wǎng)絡相比，WiMAX無線接入系統(tǒng)有其自身獨特的特點：

WiMAX無線網(wǎng)絡與GSM、CDMA不同，每個小區(qū)只有一個載頻，每個小區(qū)使用不同的載頻進行頻率復用；

與CDMA技術不同，WiMAX技術在物理層采用TDMA和OFDM技術相結合，沒有呼吸效應；

WiMAX無線接入系統(tǒng)的客戶端CPE與其他移動終端不同，其定向天線只有13°，具有很強的方向性；

客戶端CPE的高度與移動終端不同，其高度是變化的，且相差很大；

WiMAX技術與GSM和CDMA網(wǎng)絡不同，上下行采用多種調制方式，且不同的調制方式能夠提供不同的吞吐量，采用何種調制方式由信號場強和C/I共同決定；

與CDMA可以提供多種業(yè)務速率不同，對于某個具體的客戶端而言，其吞吐量是固定不變的；

我國在3.5G頻段用于固定無線接入的頻率資源僅為10.5MHz帶寬，WiMAX每個頻點帶寬為3.5MHz，故只有3個頻點，頻率資源相對較少。

由于WiMAX與GSM、CDMA技術有很多不同之處，因此，WiMAX網(wǎng)絡規(guī)劃方法也有其自身的特點。在大范圍組網(wǎng)進行全面覆蓋時，其頻率規(guī)劃和干擾抑制在網(wǎng)絡規(guī)劃過程中占有極其重要的地位。為了提高小區(qū)吞吐量，需在覆蓋場強不變的前提下，最大程度的降低干擾，合理的分配頻率資源，是WiMAX網(wǎng)絡規(guī)劃的重點。

2、頻率規(guī)劃策略

2.1　頻率規(guī)劃原則

設計初期，確定合理的扇區(qū)極化方向，當網(wǎng)絡升級擴容時，扇區(qū)天線極化方向不變，以前的客戶端不需要變化；

相鄰扇區(qū)最好使用不同頻率，當無法避免使用相同頻率時，可以考慮采用極化隔離+方向隔離來達到隔離度的要求；

載波帶寬和調制方式對系統(tǒng)性能有著很大的影響，因此，選擇適當?shù)妮d波帶寬及調制技術十分關鍵；

根據(jù)干擾源的距離、方位以及天線的方向圖等計算信噪比，從而配置合適的頻點、極化方式和復用次數(shù)；

隨著用戶接入帶寬需求的增加，可通過采用中心站扇區(qū)分裂方式，提高單中心站的容量，提高投資效益。

綜合各種有利因素，如合理的頻率復用方案、相鄰扇區(qū)間用戶的合理劃分、單載頻內業(yè)務合理復用等，以使網(wǎng)絡在使用頻率資源最省的情況下，達到最大程度的用戶需求。

2.2　頻率復用方案

由于WiMAX無線接入系統(tǒng)可用的頻率資源很少，所以頻率規(guī)劃是WiMAX網(wǎng)絡設計中重要的問題。根據(jù)上述降低干擾的方法以及頻率規(guī)劃原則，可以有如下幾種頻率復用方式：

采用120°定向天線，每個站址使用3個扇區(qū)進行覆蓋，這種方式適用于業(yè)務量較小的郊區(qū)（見圖2）。

圖2　三扇區(qū)定向覆蓋

采用90°定向天線，每個站址使用4個扇區(qū)進行覆蓋，這種方式適用于業(yè)務量較大的一般城區(qū)（參見圖3）。

圖3　扇區(qū)定向覆蓋

采用60°定向天線，每個站址使用6個扇區(qū)進行覆蓋，這種方式適用于業(yè)務量大的密集市區(qū)（參見圖4）。

圖4　六扇區(qū)定向覆蓋