谈述传输关于MobileWiMAX传输效率

论文导读：。测量过程主为搜索MS的Sensitivitylevel，在满足BER<10-6的条件下，找寻最小接收功率。在搜寻的初始设定上，需选择一个适当的路径衰减为起始值，使得传输效率最高。为了节省测试时间，以6DB为搜寻的衰减初始步阶增值，直到BER超过条件，再逐渐降低衰减步阶值，对此搜寻区间进行二元搜寻。其中在每个测量衰减值上，执行traffic传
摘　要：为了达到在如高速铁路沿线建立无线网络，提供宽频上网的目标，我们进行了在高速环境中的Mobile WiMAX传输效率的实验研究，得到了产品接收能力、信号覆盖范围和所提供频宽的估计分析，对建立Mobile WiMAX系统提供了有力依据。
关键词：Mobile　WiMAX　BS　MS
1007-3973（2012）008-037-02
1前言
在高速运动的载体上，提供宽频上网服务是现代无线通信技术面临的一项挑战。为了达到在如高速铁路沿线建立无线网络，提供宽频上网的目标，我们进行了在高速环境中的Mobile WiMAX传输效率的实验研究，得到了产品接收能力、信号覆盖范围和所提供频宽的估计分析，对建立Mobile WiMAX系统提供了有力依据。
Mobile WiMAX所拥有的多天线技术中，较为成熟并在产品上被普遍实现的包括有利用接收端多样性的MRC、利用传送端空间多样性的Matrix-A和Matrix-B。Spatial Multiplexing可用于提升传送速度，但高速变化通道中带来许多干扰，在接收信号不好的状况下，不同天线间干扰将更难消除。而STBC利用发送天线的空间分隔特性，在时间及空间上传送编码的信号，经接收端解码能提升传送信号质量，但此技术较适用于通道在前后信号时间内保持不变的环境，使用在高速移动的时变通道中，效果将会降低。MRC技术则靠着多天线同时接收信号，来自不同天线的信号受到的通道衰弱有好坏差异，利用此多样性提升信号合并后的质量。因此使用此技术时，会因两接收通道变化的相关性，影响合并后的效能增益。因此我们在本次实验中，也针对不同的通道相关条件，进行MRC的效能比较。
在WiMAX Forum中有提供能自行计算MIMO系统通道相关性的公式，包括基地台和移动台的天线设置方式都会影响相关性。我们为了让测量中的通道模拟条件能包括较广泛的天线设置方式，在设定为SIMO系统的两通道间，选择相关性分别为0和0.5的两种测量案例，为最佳和最差的环境考虑，从而能建立一个对高速环境的效能评估。
本文将介绍在实验室内利用通道模拟器所产生的高速移动通道及针对Mobile WiMAX产品进行传输效率实验的环境和方法，并展示出在不同的传输模式和通道环境下的效能比较。
2实验内容
本实验在实验室内，利用电路元器件及通道模拟器来模拟静态和高速环境通道，用来连接BS和MS端，测量在多种通道环境下接收机的敏感度。

2.1测试案例

本次实验选用的产品的中心频率为2.505GHZ，子载波的数量为1024个，下行和上行的OFDM Symbol数量比为29：18。本次实验测试四个案例，测试条件如表1所示。

2.2测试环境

在实际环境中，无线信号从传送端到接收端，经过了空间的传播后，信号的强度将随着传播的距离的增加而减弱，此为路径衰减。在实验中考虑的路径衰减，是介于BS的天线衰减、天线增益和信号在环境中传播带来的衰减，在SIMO模式接收时，因两接收路径电路衰减速有差异，指定的路径衰减速值设定为两路径的平均值。为了模拟BS与MS之间的AWGN通道环境，并能控制通道路径衰减，可使用可调式衰减器搭配电缆线，连接BS与MS的天线接口。进行实验时，BS的射频元件会通过空气发出电波，由于实验室内空间较小，信号发散在室内时会被MS接收，将使得信号实际经过的路径衰减，不同于我们设定的路径衰减，因此须将MS安装于Radio Proof Box内，以隔绝泄漏于空气中的电波信号。

2.3测试通道

为了在实验室内产生高速移动的通道环境，需要设定通道模拟器上的等效的通道效果。详细的通道模型参数如表2所示源于：科研方法与论文写作www.7ctime.com
。

2.4测试工具

测量时我们并非直接得到BER的结果，而是由UDP的Packet Loss来推算BER。测试时分别在BS和MS端连接电脑，以产生互传资料。在电脑上产生互传资料的软件为NLEANR IPRF，可在两个电脑间传送UDP的Packet得到PER和传送TCP测得Throughput。

2.5测试流程

一般Mobile WiMAX的MS产品在连线时，会启动Power control机制，随通道好坏持续调整MS的传输功率，测试进行时为了固定BS和MS的接收功率，将把Power control功能关闭，并将MS发送功率固定在其最大值26DBM。测量过程主为搜索MS的Sensitivity level，在满足BER<10-6的条件下，找寻最小接收功率。在搜寻的初始设定上，需选择一个适当的路径衰减为起始值，使得传输效率最高。为了节省测试时间，以6DB为搜寻的衰减初始步阶增值，直到BER超过条件，再逐渐降低衰减步阶值，对此搜寻区间进行二元搜寻。
其中在每个测量衰减值上，执行traffic传输测量的步骤，包括先以ICMP ping测量Run Trip Time，在必要时进行PER测量。因PER测量时间较长，故先执行Throughput测量来观察传输质量是否已变差，再选择是否执行PER测量，以缩短实验时间。
3实验结果与讨论
本实验的目的在于实际测量产品的性能，用以估算产品将来构建时，信号所能覆盖的区域范围，由测量结果得知：在模拟300KM/H高速移动时，只有当SIMO模式中，两通道间相关性为0时，BER才有可能低于10-6我们对静态环境和高速移动SIMO模式的效能考量，进行了BS信号覆盖范围的估算，将接收功率以DBM为单位可表示成以下方程式：
Pr=Pt+Gt-Lc-Lp-Lf+Gr+Gd
传输功率Pt加传输端天线增益Gt，扣除三项损耗加上接收天线增益Gr，并考虑若双天线接收时，收到的功率增益Gd，即为接收功率Pr，测试结果如表3所示。
我们实际测量高速环境的路径衰减，发现它的衰减变化较接近Dual-Slope Empirical通道衰减模型。然而若要使上下行信号都能顺利传送，需把上行信号的要求考虑在内，即对基地台接收效能的分析。由于移动台传送功率通常比基地台弱，因此基地台可接收的距离较短，在要求两方向连线达到一定水平时，可服务范围也较受到上行信号接收状况的限制。
4结论
在本次实验中，我们实际获得了产品在静态以QPSK1/2可调编码模式传送时，可接论文导读：
收的功率在-95DBM，推测最远范围可达8.7KM，范围内最高throughput可达3Mbps。而模拟300KM/H的高速环境下，使用双电线的MRC技术，仅在两接收通道相关性为0状况下，可获得Sensitivity为-82DBM。以此结果推测下行信号的覆盖范围约为3.9KM，可达致电的下行TCP throughput约在

2.3Mbps。

然而因实际环境更为复杂，实验中模拟参数及数值的选择，都将会场影响产品的效能。路径损失推测公式和参数选择，也将使获得的覆盖范围有所差异，因此尚需持续投入进行研究。
参考文献：
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