基于自适应循环前缀和中继的WiMAX下行链路容量改进方法

摘要

近年来,高速无线接入互联网需求的急剧增加促进了新的远距离无线接入技术的出现,特别是IEEE802.16标准提供了一种能替代当前有线接入网络方式(如电缆调制解调器和数字用户线)的无线接入技术。
　　全球微波互联接入(WiMAX)技术已经成为最重要的4G无线网络技术之一,它能为城区大范围的用户提供高速无线网络接入。
　　中继站作为一种新的网络增强方案,能增加小区容量和扩大基站的覆盖范围。如何设计基于中继的802.16jWiMAX系统,以及中继站的体系结构是如何影响下行链路(DL)的容量都是需要考虑的关键技术问题。802.16j的系统容量需要结合具体的信道条件,以及系统相关参数来进行估算,这些系统参数包括基站和中继站的高度,小区覆盖范围,拓扑结构,中继站的位置,中继站的发射功率,部署中继站的个数以及用户终端的移动速度。设计满足高服务质量(QoS)要求的WiMAX网络协议面临诸多挑战,包括如何有效估计不同信道特性条件下的系统容量以及如何有效利用稀缺的无线带宽资源。
　　本文旨在解决以上挑战,以提高WiMAX网络性能为目的。首先,针对移动WiMAX下行链路(DL)进行了容量估算,并通过选择适当的系统配置参数最大化基站容量。其次,分析了开销和信道状态对于下行链路容量的影响,并重点分析了自适应调制编码方案对802.16e系统容量的影响。由于小区容量有限,如果所有的连接请求都被接受,则每条连接的QoS都不能得到满足,因此本文提出了一种简单的连接接纳控制方案,以增强网络性能,满足QoS要求。
　　再次,本文选用Cost-231Hata作为WiMAX传播模型,并在该模型基础上给出了不同频带能获得的信噪比性能。然后研究了IEEE802.16j的系统容量,并且分析了中继架构对增加下行链路容量和扩大覆盖范围的影响,主要从中继站的位置的变化,移动终端的不同速度等方面对容量和覆盖的影响进行了分析研究。
　　最后,采用MATLAB,针对不同系统参数条件下的移动式WiMAX系统进行了仿真评估。

目录

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英文摘要

中文摘要

目录

Chapter 1 Introduction

1.1 Research Background

1.2 Fixed and Mobile WiMAX

1.3 Motivation

1.4 Dissertation Organization and Contribution

Chapter 2 Fundamentals of WiMAX Networks

2.1 Introduction

2.2 The features of mobile WiMAX

2.3 An Overview of Mobile WiMAX PHY Layer

2.4 An Overview of Mobile WiMAX MAC Layer

2.5 Subscriber and Application Profile

2.6 WiMAX Network Planning Parameters

2.7 WiMAX QoS Structure

2.8 Radio Network Planning

2.9 Summary

Chapter 3 Capacity and Overhead Estimation of Mobile WiMAX based Cyclic Prefix

3.1 Introduction

3.2 AMC and Cell-Range Estimation

3.3 Capacity Estimation of WiMAX Networks

3.4 Overhead analysis

3.5 Download Overheads

3.6 Proposed Adaptive Cyclic Prefix Guard channel Scheme

3.7 Simulation Results and Analysis

3.8 Summary

Chapter 4 Radio Network Dimensioning and Planning for Mobile WiMAX

4.1 Introduction

4.2 Cell Size Estimation of IEEE802.16e in Different Areas

4.3 Cell dimensioning for WiMAX

4.4 IEEE802.16j Mobile WiMAX Relay Network

4.5 Propagation Model

4.6 Simulation Results and Analysis

4.7 Summary

Chapter 5 Improving Mobile WiMAX Capacity by Applying Relay Station

5.1 Introduction

5.2 The IEEE 802.16j Goals and Challenges

5.3 Related Work over IEEE802.16j

5.4 Technical Overview of IEEE 802.16j

5.5 Simulation Results and Analysis

5.6 Summary

Conclusion

参考文献

List of Publications

声明

致谢

Curriculum Vitae