The Analysis of WiMAX Field Measurement

[[conferencetype]]國際[[conferencedate]]20110630~20110702[[booktype]]紙本[[conferencelocation]]Seou

[[alternative]]The analysis of wimax field measurement

碩士[[abstract]]在第三代行動通訊網路中，為解決行動使用者可以在任何時間，任何地點作高速率的資料傳輸，故延伸使用4G技術也就是WiMax行動網路。此技術結合了行動通訊與IP網路，整合成一個IP語音通訊的行動網路世界，也就是IEEE 802.16，發展至今已到了IEEE 802.16e為行動通訊網路。此技術提供給使用者能在行動通訊世界中與IP網路互相通訊，達到高頻寬資料存取的效率。 本論文主要目標為提出一個以IEEE 802.16e的實體量測環境，提出實際對直視性(LOS)與非直視性(NLOS)的地形環境，以台灣地形為環境量測出定點與非定點的實際資料傳輸之速率與訊號強度，以便提供出一個參考依據。經實測數據可知在LOS環境下，訊號強度於-70dbm能保持資料傳輸品質，在NLOS環境下，訊號強度於-80dbm能保持資料傳輸品質。本研究也找出在LOS環境下最適合台灣地形的無線傳播模型為艾賽克模型B，在NLOS環境下最適合台灣地形的無線傳播模型為COST-231華爾費思－池上模型。 再者，由實測結果本研究也提出站台與站台之間在何種訊號強度下需要做換手機制的建議，期望本論文研究能對於第4代行動通訊網路(WiMax)能有所貢獻。[[abstract]]In the third generation mobile communication network, the solution for mobile users may proceeded the high speed data communication in any time, any place, Therefore, mobile communication technology extends to use the 4G technology which is also called the WiMax mobile network. This technology integrated the mobile voice communication and the IP network to construct The IP/voice mixed communication in the same mobile network. This is IEEE 802.16 serious. The newest development of this protocol is already to IEEE 802.16e. This technology provides the user the high efficiency of bandwidth for data access in the mobile IP network mutually communication. The essential target of the paper is to propose the actual IEEE 802.16e measurement environment including the line of sight (LOS) and non-line of sight (NLOS) environments in typical urban district area in Taiwan. Both of the fixed point and the non-fixed-point (moving) mobile stations were measured. In order to provide the reference data to the service provider and system integrator, the measurement of data transmission speed and the signal intensity were recorded. The conclusion of the emulation results can be stated as: 1. for the LOS environment, the data transmission quality can be maintained in - 70dbm of signal intensity; 2. for the NLOS environment, it is - 80dbm of signal intensity. We also proposed the best fitting model in our analysis which would be the suitable model in the urban district area in Taiwan. For the LOS environment, the Erceg model B shows the best result. For the NLOS environment, COST-231 Walfish-Ikegami model would be suggested. Regard to the result of the transmission speed, we proposed the reference of the signal level which system integrator should consider to have the handover mechanism between cells. We wish this paper could make contribution to the 4th generation (WiMax) mobile communication network in Taiwan.[[tableofcontents]]第1章 緒言 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 章節架構 3 第2章 相關研究探討 5 2.1 無線通訊系統架構介紹 5 2.1.1 IEEE 802.16e無線通訊系統介紹 5 2.1.2 IEEE 802.16和WiMAX相關研究背景 5 2.2 無線傳播模型探討與介紹 8 2.2.1 決定性模型與統計模型 8 2.2.2 基本模型的選擇 10 2.2.3 對數距離路徑損耗模型 13 2.2.4 多重路徑傳播效應 15 2.3 三種路徑損耗模型 16 2.3.1 漢他模型 17 2.3.2 艾塞克模型 19 2.3.3 華爾費思－池上模型 22 第3章 研究方法 24 3.1 系統設備介紹 24 3.2 測試使用設備介紹 26 3.3 量測方法與環境選擇 29 3.3.1 量測環境選擇 29 3.3.2 量測方法說明 30 第4章 量測數據資訊 32 4.1 LOS數據實測資訊 32 4.2 NLOS數據實測資訊 37 第5章 量測數據分析 41 5.1 量測項目範圍 41 5.1.1 LOS量測項目資訊 42 5.1.2 NLOS量測項目資訊 42 5.2 模組資料比對 43 5.2.1 LOS可直視性實測資料與模組比對 43 5.2.2 NLOS非直視性實測資料與模組比對 49 5.3 比對結果 52 5.3.1 LOS實測資料與無線傳播模型-漢他模型進行比對 52 5.3.2 LOS實測資料與無線傳播模型-艾賽克模型進行比對 52 5.3.3 NLOS實測資料與華爾費思－池上模型進行比對 54 5.4 模組驗證 55 5.4.1 LOS環境參數修正與回歸曲線驗證結果 55 5.4.2 NLOS環境參數修正與回歸曲線驗證結果 57 第6章 結論與未來應用 59 6.1 結論 59 6.2 未來應用 59 參 考 文 獻 61 附錄一 LOS移動式環境數據資料實測 63 附錄二 NLOS移動式環境數據資料實測 70 附錄三 英文論文 76 圖目錄 圖 3-1 WiMAX系統架構圖 24 圖 3-2 電腦規格圖 26 圖 3-3 智慧型手機圖 26 圖 3-4 客戶端設備圖 27 圖 3-5 軟體Sports Tracker圖 27 圖 3-6 軟體GoogleEarth圖 27 圖 3-7 軟體Kannon圖 28 圖 3-8 LOS與NLOS環境圖 29 圖 3-9 LOS實測環境圖 29 圖 3-10 NLOS實測環境圖 30 圖 4-1 LOS環境實測數據地點畫面 32 圖 4-2 LOS環境實測Distance Vs RSSI關係圖 34 圖 4-3 LOS環境實測Distance Vs Throughput關係圖 35 圖 4-4 LOS環境實測RSSI Vs Throughput關係圖 36 圖 4-5 NLOS環境實測數據地點畫面 37 圖 4-6 NLOS環境實測Distance Vs RSSI關係圖 38 圖 4-7 NLOS環境實測Distance Vs Throughput關係圖 39 圖 4-8 NLOS環境實測RSSI Vs Throughput關係圖 40 圖 5-1 COST-231 Hata Model Vs LOS之Distance Vs RSSI關係圖 44 圖 5-2 LOS之Distance Vs Throughput關係圖 44 圖 5-3 LOS之RSSI Vs Throughput關係圖 45 圖 5-4 Erceg A Vs LOS之Distance Vs RSSI關係圖 46 圖 5-5 Erceg B Vs LOS之Distance Vs RSSI關係圖 46 圖 5-6 Erceg C Vs LOS之Distance Vs RSSI關係圖 47 圖 5-7 Four Models之Distance Vs RSSI-10km關係圖 47 圖 5-8 Four Models 之Distance Vs RSSI-2.6km關係圖 48 圖 5-9 Four Models Vs LOS之Distance Vs RSSI-10km關係圖 48 圖 5-10 Four Models Vs LOS之Distance Vs RSSI-2.6km關係圖 49 圖 5-11 Walfish Model Vs NLOS之Distance Vs RSSI關係圖 50 圖 5-12 NLOS之Distance Vs Throughput關係圖 50 圖 5-13 NLOS之RSSI Vs Throughput關係圖 51 圖 5-14 艾賽克模型B Vs LOS(Distance Vs RSSI)參數修正關係圖 55 圖 5-15 LOS環境通道指數衰減回歸分析圖 56 圖 5-16 華爾費思-池上模型 Vs NLOS(Distance Vs RSSI)參數修正關係圖 57 圖 5-17 NLOS環境通道指數衰減回歸分析圖 58 附錄一 圖1 LOS移動式環境測試點1 63 附錄一 圖2 LOS移動式環境測試點2 63 附錄一 圖3 LOS移動式環境測試點3 64 附錄一 圖4 LOS移動式環境測試點4 64 附錄一 圖5 LOS移動式環境測試點5 65 附錄一 圖6 LOS移動式環境測試點6 65 附錄一 圖7 LOS移動式環境測試點7 66 附錄一 圖8 LOS移動式環境測試點8 66 附錄一 圖9 LOS移動式環境測試點9 67 附錄一 圖10 LOS移動式環境測試點 10 67 附錄一 圖11 LOS移動式環境之Speed Vs RSSI 數據關係圖 68 附錄一 圖12 LOS移動式環境之Speed Vs Throughput 數據關係圖 69 附錄二 圖1 NLOS移動式環境測試點 1 70 附錄二 圖2 NLOS移動式環境測試點 2 70 附錄二 圖3 NLOS移動式環境測試點 3 71 附錄二 圖4 NLOS移動式環境測試點 4 71 附錄二 圖5 NLOS移動式環境測試點 5 72 附錄二 圖6 NLOS移動式環境測試點 6 72 附錄二 圖7 NLOS移動式環境測試點 7 73 附錄二 圖8 NLOS移動式環境測試點 8 73 附錄二 圖9 NLOS移動式環境Speed Vs RSSI 數據關係圖 74 附錄二 圖10 NLOS移動式環境Speed Vs Throughput 數據關係圖 75 表目錄 表 2-1 IEEE 802.16標準基本特點說明表[3] 7 表 2-2 各種環境中的n值 14 表 2-3 艾賽克模型三種模型參數表 20 表 4-1 LOS實際測試數據之Distance與RSSI表 33 表 4-2 LOS實際測試數據之Distance與資料表 34 表 4-3 LOS實際測試數據之Distance與傳輸資料與RSSI資料表 35 表 4-4 NLOS實際測試數據之Distance與RSSI資料表 38 表 4-5 NLOS實際測試數據之Distance與Throughput資料表 39 表 4-6 NLOS實際測試數據之Distance與RSSI與Throughput資料表 40 附錄一 表1 LOS移動式環境數據實測表 68 附錄二 表1 NLOS 移動式環境數據實測表 74[[note]]學號: 796410149, 學年度: 9