Стандарт WiMAX. WiMAX – технологія безпровідного зв’язку

Застосування OFDM сигналу на фізичному рівні мережі WIMAX. Введення станції користувачів в систему і ініціалізація. Виділення часу на можливість передачі. Пряме виправлення помилок. Методи боротьби із завмираннями. Адаптивна модуляція і Кодова залежність.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 28.01.2015
Размер файла 1,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНА РОБОТА

Стандарт WiMAX. WiMAX - технологія безпровідного зв'язку

Зміст

Вступ

1. Стандарт фізичного рівня WIMAX

1.1 Стандарти IEEE 802.16 в системах BWA

1.2 Введення станції користувачів в систему і ініціалізація

1.3 Виділення часу на можливість передачі

1.4 Фізичний рівень підтримки системи OFDM- MAN

2. Виявлення помилок

2.1 Рандомізація джерела

2.2 Пряме виправлення помилок (FEC)

2.3 Перемеження (чергування) блоків

3. Застосування OFDM сигналу на фізичному рівні мережі WIMAX

3.1 Спектральна ефективність OFDM сигналу системи WIMAX

3.2 Моделі безпровідних каналів

3.3 Вплив інтерференції на OFDM канал зв'язку WIMAX

4. Закони розподілу завмирань

4.1 Методи боротьби із завмираннями, які пропонуються для WIMAX

4.2 Адаптивна модуляція і Кодова залежність

4.3 Коди Рида - Соломона

5. Охорона праці

Висновок

Список використаних джерел

Вступ

При переході до створення систем широкосмугового радіодоступу з інтеграцією послуг стало зрозуміло, що основні принципи, закладені в безпровідникові системи на попередніх етапах, потребують значної корекції. На сигнальному рівні першочергове значення дістало оптимальне використання спектрального ресурсу радіоканалу при будь-яких співвідношеннях „швидкість - завадозахищеність”. На рівні протоколів стало необхідним забезпечувати заданий рівень якості обслуговування (QoS) будь-якому абоненту мережі. З цією метою в 2004 році був розроблений стандарт IEEE 802.16-2004 [164], що являє собою розраховану на введення в міських бездротових мережах (WirelessMAN) технологію без провідного широкосмугового доступу операторського класу. Часто використовується комерційна назва стандарту WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access), що походить від назви міжнародної організації WiMax Forum, в яку входять ряд передових комунікаційних і напівпровідникових компаній.

Основне призначення даних мереж - це надання послуг абонентам по високошвидкісній і високоякісний безпровідній передачі даних, голосу і відео на відстані в декілька десятків кілометрів. У жовтні 2007 року International Telecommunication Union (ITU-R) включив технологію WIMAX стандарту IEEE 802.16 в сімейство стандартів мобільного зв'язку 3G. У мережах WIMAX реалізовані найостанніші досягнення науки і техніки в області радіозв'язку, телекомунікацій і комп'ютерних мереж. Стандарт IEEE 802.16 визначає застосування:

· на фізичному рівні широкосмугового радіосигналу OFDM з множиною піднесених;

· на канальному рівні використовується сучасний протокол множинного (багатостанційного) доступу Time Divion Multiply Access (TDMA) і Scalable OFDM Access (SOFDMA);

· на мережевому (транспортному) рівні в мережах WIMAX застосовується IP-протокол передачі даних, що широко використовуваний в більшості сучасних мережах передачі даних, зокрема, в мережі Інтернет.

сигнал wimax фізичний модуляція

1. Стандарт фізичного рівня WIMAX

WIMAX, скорочення від «Міжнародної взаємодії для Сприяння Мікрохвильовому Доступу», є ефективним рішенням для «останньої милі», що має на меті надання широкосмуговій мережі від WISP безпосередньо до будинків і офісів. Технологія WIMAX грунтується на стандарті IEEE 802.16, який у свою чергу визначає стандарт ефірного інтерфейсу WIRELESSMAN для безпровідних мереж, призначених для обслуговування крупних регіонів. Оригінальний стандарт IEEE 802.16 призначений для WIMAX в діапазоні частот 10 - 66 Ггц і припускає роботу в режимі «прямої видимості» - line of sight (LOS). Пізніше версія стандарту IEEE 802.16a була розвинена для використання в ліцензійних і звільнених від ліцензування діапазонах частот від 2 до 11 Ггц для режиму «без прямої видимості» (NLOS). Стандарт IEEE 802.16d, який також відомий як IEEE 802.16-2004, є новою версією IEEE 802.16a і є рішенням для широкосмугового доступу для останньої милі. Цей стандарт є стандартом фіксованого зв'язку, тому що він припускає використання підписника нерухомої антени. Стандарт IEEE 802.16e, називають також «мобільним WIMAX», є поправкою до стандарту 802.16d і додає «мобільність» до даного стандарту. Тоді як застосування фіксованого WIMAX в режимі «точка-багатоточка» надає широкосмуговий доступ до будинків і фірм, «мобільний WIMAX» припускає повну мобільність клієнтів стільникових мереж при наданні дійсно широкосмугових послуг.

Для WIMAX застосовуються як ліцензійні, так і неліцензійні частотні спектри. Завдяки використанню направлених антен, WIMAX дозволяє отримати великі відстані передачі, які можуть досягати приблизно 30 миль (50Км). Тоді як 802.16 може надати максимальну пропускну спроможність приблизно 124 Мбіт/с, 802.16a може досягти пропускної спроможності тільки 70 Мбіт/с, оскільки він повинен долати труднощі, викликані умовами режиму NLOS в діапазоні 2-11 Ггц.

WIMAX використовує схему OFDM з 256 несучими, що дозволяє йому досягти високої швидкості даних, збільшення приблизно в таке ж число разів тривалості елементарного символу, одночасно приймати прямій і відбиті від перешкод сигнали або взагалі працювати тільки по відбитих сигналах поза межами прямої видимості. Режим OFDMA передбачає роботу на 2048 піднесуть відразу з декількома абонентами в режимі OFDM. При стандартній кількості піднесуть - 256, забезпечується одночасна робота з 8 абонентами. Мобільна версія WIMAX, 802.16e, використовує Множинний Доступ з Ортогональним Частотним Мультиплексуванням (OFDMA), який не тільки ділить ті, що несуть на безліч тих, що піднесуть (як в OFDM), але також групує ці що множинні піднесуть в підканали. Крім того, WIMAX покладається на протокол доступу на основі запиту надання, який, на відміну від доступу на основі твердження, використовуваного в Wi-Fi, не дозволяє виникати колізіям даних і, таким чином, ефективніше використовує наданий діапазон частот. Як «фіксований WIMAX», так і «мобільні WIMAX» мають змінні смуги пропускання шириною від 1,5 до 20МГц для того, щоб забезпечити можливість передачі на великі відстані і до різного устаткування підписників.

Протоколи фізичного рівня описують методи організації дуплексу, способи адаптації, методи множинного доступу і модуляції.

Передбачені режими тимчасового і частотного дуплексу. Вид модуляції і кодування можуть змінюватися адаптивний від пакету до пакету індивідуально для кожного абонента, що дозволяє збільшити реальну пропускну спроможність приблизно удвічі в порівнянні з неадаптивними системами. Передача від АС до БС будується на комбінації двох методів багатостанційного доступу: DAMA - доступ за запитом і TDMA - доступ з тимчасовим розділенням. Структура пакетів фізичного рівня підтримує змінну довжину пакету МАС рівня. Передбачена рандомізація, завадостійке кодування і три методи модуляції: QPSK, 16QAM і 64QAM. Два останні методи передбачено для АС як опціональні.

Передача від БС до АС ведеться в режимі тимчасового дуплексу в єдиному потоці для всіх АС одного сектора. Передавач здійснює рандомізацію, перешкодостійке кодування і модуляцію QPSK, 16QAM і 64QAM. Останній метод модуляції передбачений для БС як опціональний.

Інформація в системі передається фреймами, які діляться на два субфрейми. Перший використовується для передачі БС, другої, - АС.

Стандартом також рекомендуються смуги частот і відповідні швидкості передачі при різних видах модуляції. Максимальна швидкість передачі, передбачена в стандарті, - 134,4 Мбіт/с при смузі 28 Мгц і модуляцій 64QAM.

У першій версії стандарту передбачалося використання діапазону частот 10-66 Ггц для якого рекомендувався режим передачі на одній несучій - single-carrier (SC). Особливості розповсюдження радіохвиль цього діапазону обмежують можливості роботи умовами прямої видимості. У типових міських умовах це дозволяє підключити близько 50% абонентів, що знаходяться в межах робочої дальності від базової станції. До останніх 50% прямої видимості, як правило, немає. Тому в процесі роботи над стандартом діапазон частот був розширений включенням смуги 2-11 Ггц, в якій, крім SC, передбачені ще і режими ортогонального частотного мультиплексування (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM) і множинного доступу на основі ортогонального частотного мультиплексування (Orthogonal Frequency Division Multiply Access - OFDMA).

У стандарті також описані моделі середовищ розповсюдження радіохвиль і на цій основі сформульовані вимоги до параметрів радіоустаткування. Передбачені можливості автоматичного регулювання посилення, динамічного вибору частоти в неліцензійних діапазонах. Крім топології точка-багатоточка стандартом опціонально передбачена повнозв'язна топологія - Mesh Mode, що дозволяє забезпечити прямий зв'язок АС, подолати перешкоди, характерні для безліцензійних діапазонів, за рахунок вибору напряму прийому, вільного від них, створювати добре масштабовані мережі і працювати поза прямою видимістю навіть в одночастотному режимі SC, за рахунок ретрансляції сигналів АС.

1.1 Стандарти IEEE 802.16 в системах BWA

Протягом достатнього тривалого періоду часу користувачі мереж Широкосмугового Безпровідного Доступу (BWA) чекають ефективного рішення задачі доставки високошвидкісного Інтернет в їх офіси і житлові приміщення, у тому числі і до тих віддалених пунктів, де традиційні послуги широкосмугового доступу на даний момент не реалізовуються. Після публікації в повному об'ємі розвиненого промислового стандарту IEEE802.16, що є самою передовою технологією, яка для забезпечення сумісності устаткування узгоджена з промисловістю, з'явилася надія на здійснення цих очікувань.

Стандарт IEEE 802.16, перша версія якого була закінчена в жовтні 2001 і видана 8 квітня 2002, - це стандарт безпровідного інтерфейсу Wireless MAN для безпровідних мереж (MAN), здатних охопити послугами мегаполіси, який призначений для того, щоб забезпечити передачу по високочастотних радіоканалах голосу і даних до офісів і житлових приміщень клієнтів. Консорціум промисловців всього світу, який здійснює Сприяння Мікрохвильовому Доступу, широко відомий як Консорціум WIMAX, сприяє розвитку стандарту IEEE 802.16, а також здійснює перевірку устаткування і його сертифікацію на предмет відповідності даному стандарту. Тому стандарт IEEE 802.16 часто сприймається як WIMAX сьогодні.

Стандарт IEEE 802.16a/d визначає три різних PHY (Фізичних рівня) - WirelessMAN-SCa, WIRELESSMAN-OFDM і WIRELESSMAN-OFDMA, які у взаємодії з рівнем MAC дають можливість забезпечити надійний безперервний зв'язок. На першому етапі творцями стандарту був вивчений і реалізований PHY, відповідний варіанту WIRELESSMAN-OFDM. Були також вивчені і реалізовані різні методи, які формують PHY так, щоб забезпечити найбільш реалістичну систему. Перш ніж здійснити всі ці кроки, були проведені детальні дослідження різних технологій широкосмугового доступу. Потім розробниками стандарту були детально вивчені механізми функціонування безпровідних каналів, і лише після цього був даний короткий огляд моделі PHY системи WIMAX. Були також вивчені різні застосовні види модуляції, а функціональні можливості кожної поліпшуючої параметри техніки вивчалася послідовно одна за іншою з погляду тих переваг, які вони надають системі. Нарешті, для підтвердження встановлених залежностей були приведені результати моделювання.

1.2 Введення станції користувачів в систему і ініціалізація

WIMAX передбачає процедуру введення в мережу нових станцій користувачів (або вузла користувачів) і їх ініціалізацію при першому підключенні до мережі. Нижче розглянута процедура введення в мережі по схемі "точка-багатоточка". У стандарті приведений спрощений алгоритм введення в мережу нової станції при сприятливому закінченні процедури. З іншими можливими сценаріями введення, включаючи і невдалу спробу, слід ознайомитися безпосередньо в стандарті ШИЇ 802.16.2004 (Revel). Схема алгоритму з успішним завершенням процедури введення і ініціалізації приведена на мал. 1

Процедура введення нової станції в мережу передбачає проходження наступних ступенів.

1. Сканування приймачем низхідного каналу і встановлення синхронізації з системним часом базової станції.

2. Отримання параметрів на передачу (для повідомлення UCD).

3. Становлення в чергу діставання доступу.

4. Ведення переговорів по встановленню базових можливостей.

5. Авторизація і обмін ключами шифрування.

6. Виконання реєстрації.

7. Створення з'єднання (зв'язки).

8. Встановлення загального часу і лати.

9. Оперативне отримання з системи необхідних параметрів.

10. Установка параметрів з'єднань (включаючи отримання набору CID).

Ступені 7, 8, 9 станція SS проходить самостійно в процесі реєстрації при сприятливому результаті обміну повідомленнями REG-REQ/REG-RSP.

Рис. 1.1 Алгоритм авторизації користувача, що входить, в систему

Кожна SS повинна містити наступну інформацію, встановлену в устаткування виробником:

3 48-бітова універсальна МАС-адрес (відповідно до рекомендацій IEEE Scd S02--2001). Ця адреса потрібна для ідентифікації SS в процесі введення і ініціалізації;

інформацію для кодування (визначену в сертифікаті Х.509), використовувану для аутентифікації SS і забезпечення процесу шифрування в цілях безпеки передачі.

1.3 Виділення часу на можливість передачі

Час на передачу з боку станції користувачів визначений як час, сприятливий для передачі з боку станції одного користувача (One Casting) або авторизованої групи призначених для користувача станцій, одержуючих доступ до передачі повідомлень UL-MAP по каналу "вгору". Ця група міститиме всі SS, включені в стільнику. або всі SS, що входять до багатокористувацької (Multicast) групи. У системі WIMAX доступ до каналів передачі організовується за запитом, переданому передавальною стороною в повідомленні UCD. Тому між станціями, що мають намір отримати канат на передачу, виникає змагання в отриманні часу на передачу. Базова станція щоб уникнути колізій встановлює розклад можливих передач. Тривалість інтервалу, протягом якого можлива передача, залежить від розміру індивідуальної потреби SS в кількості переданих даних в тому або іншому виді потоку послуг (тобто залежить від типу створюваного з'єднання). Виникнення колізій потенційно залежить від типу з'єднання, визначуваного конкретним CID. Станції користувачів після введення в мережу і ініціалізації отримує від BS з його списку необхідний набір CID. Кожен С ID однозначно визначає і необхідний рівень якості QOS. Базова станція на основі замовлень, що поступають, формуватиме розподіл наявного ресурсу частотних смуг відповідно до запрошуваних розмірів байт на передач і складає розклад на черговість доступу до передачі для обслуговуваних SS.

Припустимо, що SS має дані на передач). Оскільки вона ще не знає. чи має вона інтервал часу на передачу, то вона встановлює внутрішній інтервал часу на посилки запиту необхідної смуги частот рівним значенням Запиту Почата Відстрочення (Request Backoff Stan), визначеному}- у табл..4.1 формату повідомлення I'CD. Потім випадковим чином починає посилати повідомлення запиту (RNG-REG) надання смуги в межах цього інтервалу часу. Якщо впродовж цього інтервалу часу вона не отримує від базової станції відгуку (RNG-RSP) про надання смуги, то часовий інтервал подвоюється і знов починає посилки запиту надання смуги, потім знову подвоює часовий інтервал і так далі поки не отримає відгук з вказівкою тимчасового вікна на дозвіл передачі. Ці тимчасові інтервали (вікна) вказані в частині Запиту Почала Відстрочення UCD у вигляді числових кодів. Наприклад, число 4 указує на розмір тимчасового вікна від 0 до 15, а число 10 відображає про розмір від 0 до 1023. Отримавши відгук, SS перестає змагатися за доступ і починає підготовку до передачі і саму передачу. Причому SS повинна почати передачу в течію не більш 3-х тактових інтервалів. SS також втрачає право на змагання, якщо вона не отримує відгуку протягом 16-ти тактових інтервалів (наприклад, через відсутність можливості BS надати час на передачу).

Базова станція надає SS тимчасове вікно на передачу відповідно до розкладу і потрібним для SS розміру інтервалом часу. Розмір необхідного вікна часу в системі визначається кількістю міні-слотів (міні-доменів). Один міні-слот (8 передаваних символів) містить 2 фізичних слота по 4 символи в кожному стозі. У стандарті розглянутий приклад можливості надання базовою станцією тимчасового вікна на можливу передачу для станції користувача. Наприклад, в системі WIRELESSMAN-SC (WIMAX з тією, що однією несе) преамбула повідомлення UCD займає 16 символів (2 міні-слоти), запит на надання смуги 3 міні-слоти і ще 3 міні-слоти потрібно для підготовки SS до передачі. Отже їй потрібне тимчасове вікно розміром 8 міні-слотів (64 символи). Якщо, наприклад, базова станція має в своїх списках запрошуваної кількості символів тільки 24 міні-слоти, то тимчасові вікна по 8 міні-слотів, сприятливих для передачі, вона може надавати тільки 3-м станціям користувачів.

1.4 Фізичний рівень підтримки системи OFDM-MAN

Фізичний рівень, що забезпечує передачу інформації в мережі міського значення MAN-OFDM, заснований на технології OFDM, як найбільш пристосованою для застосування в умовах непрямої видимості. Для умовної прямої видимості стандартами 802.16 і 802.16--2004 передбачено використовувати пряме розширення спектру тільки з однією SC, що несе {Single Carrier), як технічно більш простій. Про ці способи розширення спектру сказано в розділі 4. У даному розділі розглядаються процедури, що відносяться лише до технології OFDM і OFDMA.

У будь-якій системі зв'язку, тим більше в гаком ненадійному канаті, як радіо ефір, завжди виникають помилки. Для забезпечення високої достовірності даних, що приймаються, існують три основні підходи:

· застосування кодів, що виявляють помилки;

· застосування механізму прямого виправлення помилок FEC з використанням кодів, що дозволяють коректувати виявлені помилки:

· застосування протоколів, що здійснюють процедуру автоматичного запиту повторної передачі неякісних кадрів, -- ARQ.

Застосування цих способів можливе лише за рахунок введення при передачі крім даних трафіку ще і додаткових біт (або навіть декілька байт) виявляючих і коректуючих код. В результаті частка корисного трафіку загалом переданому потоці даних в каналах з надмірним кодуванням зменшується. Для збереження швидкості передачі корисного трафіку доводиться загальну швидкість передачі даних (трафік + надмірні коди).

Це плата за підвищення достовірності доставки даних трафіку. Операції кодування, а на приймальному кінці декодування виконуються на фізичному рівні. Саме на цьому рівні дані готуються (кодуються) для передачі по каналу зв'язку, що включає середовище передачі. Тому цей процес називають канальним кодуванням (на приймальному кінці -- канальним декодуванням). Після канального кодування дані подаються безпосередньо на модулятор для перетворення в радіосигнал.

2. Виявлення помилок

Досить просто реалізується спосіб застосування код, що виявляють помилки. Процедура виявлення помилок грунтується на наступному принципі: до передаваного інформаційному кадру завдовжки До біт додаються N-K біт коди виявлення помилок, так що довжина переданого кадру стає рівною N битий. Значення коди виявлення помилок обчислюється, як функція переданих інформаційних біт. У приймачі інформаційні і контрольні біти відділяються один від одного. На основі отриманих інформаційних даних в приймачі знов обчислюють перевірочний код. Якщо прийнятий і обчислений коди співпадають, то ухвалюється рішення про відсутність помилки; якщо коди не співпадають, то помилка є. На практиці завжди є вірогідність того, що помилка не буде виявлена навіть із застосуванням перевірочних код. Цю вірогідність прийнято називати залишковим рівнем помилок.

Найбільш простій спосіб виявлення помилок -- додавання біта парності в кінці кожного переданого блоку даних. Є два різновиди такого підходу.

При негативній парності необхідно, щоб загальне число логічних одиниць в блоці стало непарним, тобто в кінці блоку додають логічну одиницю або логічний нуль для отримання непарної кількості одиниць.

При позитивній парності додають логічну одиницю або логічний нуль для отримання парної кількості одиниць.

Якщо в процесі передачі і прийому один з бітів змінився, то наявність помилки буде виявлена. Неважко відмітити, що при зміні значень у парної кількості битий такий спосіб помилки не виявить. Тому проста перевірка парності не є надійним засобом виявлення помилок. Надійнішим і таким, що найбільш вживається є метод циклічної перевірки парності з надмірністю CRC (Cyclic Redudancy Check). У такому методі до переданого кадру з до біт додається п-к біт так званої контрольної послідовності кадру FCS (Frame Check Sequency). Отриманий блок з біт повинен ділитися без залишку на заздалегідь задану константу. Таке ділення виконується в приймачі. Якщо ділення пройшло без залишку -- помилки в прийнятому блоці немає. Таким методом можна виявляти одну або декілька помилок. Зміну значення біта можна тлумачити як застосування до даного біта операції того, що виключає АБО (операнд XOR).

2.1 Рандомізація джерела

Процес рандомізації потрібний для того, щоб уникнути передачі довгих послідовностей, що складаються з нулів або одиниць. У разі таких довгих послідовностей сигнали погано підтримуватимуть процес синхронізації. При рандомізації послідовність даних or джерела складається з «добре перемішаною» псевдовипадковою послідовністю і відновлюється на приймальному кінці, де закон рандомізації також відомий. Рандомізація даних виконується в кожній пачці лінії вгору і лінії вниз, тесть в подканапах частотної області і модуляції OFDM поде-несущих -- в тимчасовій. Якщо кількість даних для передачі не точно відповідає кількості тих, що виділених піднесуть. То додаватиметься до кінця блоку передачі доповнення OXFF. Для ВТС і СТС, якщо вони застосовуються, добавка додаватиметься до кінця блоку передачі для заповнення до потрібної кількості битий.

Рандомізація виконується за допомогою регістра PRBS (Pseudo Random Binary Sequency). Генератор псевдовипадкової послідовності бітів PRBS працює відповідно до полінома 1 + .v + x як показано на рис. 2.1

Кожен байт переданих даних послідовно поступатиме в ран-домизатор, причому старший біт MSB -- першим, молодший біт LSB -- останнім. Преамбули не рандомізуються. Початкове значення використовується для обчислення бітів рандомізації, які об'єднуються в операнд XOR (що виключає АБО) яровини допомоги серіалізованого бітового потоку кожної пачки. Рандомізація застосовується тільки до біт інформації. Биті з виходу рандомізатора подаватимуться на кодер.

Рис. 2.1. Рандомізація за допомогою PRВS

У низхідному потоці рандомізатор буде на старті кожного фрейма послідовністю 100101010000000. Рандомізатор не буде переустановлений на початку пачки №1. На початку подальших пачок, починаючи з пачки № 2, рандомізатор ініціалізує вектором рис. 3. Номер фрейма, використаний для ініціалізації, відноситься до того фрейма, в якому передається пачка в низхідному потоці.

Рис. 2.2. OFDM-рандомізуючий вектор на лінії вниз

На висхідному потоці робота рандомізатора ініціалізувалася вектором Рис. 6.4. Номер фрейма, використовуваний для ініціалізації, - це номер того фрейма, в якому є UL MAP, що визначає передану пачку.

Рис. 2.3. OFDM-рандомізуючий вектор на лінії вниз

2.2 Пряме виправлення помилок (FEC)

У стандарті 802.16-2004 для виявлення і корекції пачок переданих даних використовуються коди Ріда-Соломона (Reed-Solomon). В цьому випадку FEC складається з зовнішнього ланцюгового коду Ріда-Соломона і суміщеного внутрішнього згортальної коди. Ланцюгової код Ріда-Соломона разом зі зверх-точним кодом позначають RS-CC. FEC застосовується і для лінії вгору, і для лінії вниз. Підтримка ВТС і СТС є опціонної. Швидкість зверхточного кодування в кодері Ріда-Соломона дорівнює 1/2 і завжди буде використовуватися в якості кодує режиму при запиті доступу до мережі. Кодування виконується пропусканням даних в блоковому форматі через RS-кодер, потім дані пропускають через кодер СС. При використанні коду Ріда-Соломона дані обробляються порціями, званими символами. У символі міститься М біт. Значення М є ступенем 2. У стандарті 802.16-2004 прийнято широко застосовуване значення М = 2. Переданий блок (дані + контрольний код) довжиною N біт містить N = символів = M біт. Блоки передають послідовністю пачок. Вважаючи довжину блоку даних К біт. отримуємо, що довжина контрольного коду буде (N - K) біт. Зазвичай це записують у вигляді параметрів коду (N, K, T). де Т-можливу кількість виправляються символів. Довжину контрольного коду можна виразити через кількість символів Т, які можна виправити цим кодом (N - К) - 2 Т. Для кодів Ріда-Соломона, застосовуваних в WiMAX, згідно стандарту 802.16-2004 параметри кола (N = 255, К = 239. Т = 8) символів. При (М = 8) довжина кожного блоку, що піддається кодуванню. N = 2048 біт, довжина блоку даних К = = 1912 біт, Т = 64 біта.Код Ріда--соломона, вживаний в WIMAX, відноситься до так званого підкласу недвійкових код БЧХ (код Боуза--чоудхурі--хоквінгема).

У кодері блоки довжиною N розбиваються на групи. Кожна група перетвориться в символи довжиною М = 8 так. що N = Перетворення продуктивності з використанням полів Галуфа GF( ) (Galois Field). Кодування проводиться систематичним кодом. Після пермеження кожен символ перетвориться назад в еквівалентну двійкову форму.

Поліноми, використовувані для систематичної коди:

- поліном генератора коди: g(x) = (ч + л0)(ч+ л1 )(ч+ л2).(ч+л2Т - 1), л = 02НЕХ;

- поліном генератора поля: р{ х)=+1

Код коротшає проріджуванням, для того, щоб зробити можливим існування блоків колишньої довжини і варіювати можливість виправляти помилки різної довжини. Коли блок коротшає до До' байтів даних, то як префікс додаються 239 - К' нульових байтів. Після закінчення кодування ці нульові байти відкидаються. Коли кодове слово проріджується, щоб зробити можливим корекцію Т байтів, то використовуватимуться тільки перші 2T'из загальної кількості 16 паритетних бантів. Біто-байтове перетворення матиме місце на початку старшого біта MSB.

Кожен RS-блок кодується бінарним згортальним кодером, який повинен мати властиву нею швидкість 1/2, Обмежувальна довжина рівна 7.

2.3 Перемеження (чергування) блоків

Перемеження є ефективним методом боротьби з групуючими помилками в каналах, схильних до глибоких завмирань. Суть методу в тому, що символи кодового слова повинні бути переставлені так. щоб поразка групи символів відбувалася кожного разу в різних кодових словах, тобто поразку необхідно “розсіяти” по багатьом кодовим словам. В цьому випадку вони стають незалежними і їх легко виявляти і виправляти. Відомо декілька способів чергування: діагональне. згортальне, міжблокове і блокове. Часто застосовують комбінацію цих способів.

Чергування блоків проводиться за допомогою запису даних в буфер t виді прямокутної матриці, N стовпців (де N рівне сумі, дані + перевірочні символи) і L рядків, рівних числу тих, що піднесуть, що має. Запис проводиться після рядків, тобто у міру надходження символів в блоках в порядку їх черговості, а прочитування в модулятор проводиться по стовпцях. Тим самим в кожен лічений стовпець по черзі поступатимуть дані з рядків. Запис і прочитування ведуться по прямокутній матриці зліва направо і зверху вниз.

Всі кодовані біти даних перемежатимуться в блоковому перемежувачі з розміром блоку, відповідним числу кодованих бітів на виділені підканали на кожен OFDM-символ Ncbps- Перемеження відбувається в два ступені. На першому перемеження прочитування по стовпцях гарантує те, що сусідні кодовані біти відображаються на невідповідні що піднесуть. На другому перемеження символи розміщують так, щоб гарантувати відображення кодованих біт, що є сусідами, по черзі на більш менш значущі біти сузір'я. У результаті вдається уникнути довгих ділянок бітів, схильних до помилок.

Хай s = ceil(Ncpc / 2)

(ceil -- найбільше ціле число від виразу в дужках). В межах блоку з Ncpc бітів при передачі хай до буде індексом кодованого біта до першого перемикання, тк буде індексом цього кодованого біта після першого перемикання і перед другим перемиканням і хай jk буде індексом після другого перемикання безпосередньо перед модуляцією. Перше і друге перемежения можна описати виразами. Перше перемеження:

тк = (Ncpc / 2)* kmod12 + floor(до / 12), до = 0, 1... Ncpc - 1,

де floor -- найменше ціле від виразу в дужці. Друге перемеження:

jk = s* floor(Mk / s)+ (тк + Ncpc - floor(12 * тк / Ncbps)) mod(s) к = 0, 1,..., Ncbps-1

Деперемежувач в приймачі виконує операцію, зворотню перемежувачу в передавачі, і також визначається двома перемеженнями. В межах отриманого блоку з Ncbps блоків хай j буде індексом прийнятого біта до першого перемеження, т. -- після першого перемеження до другого і kj-- індекс бита після другого перемеження безпосередньо перед доставкою блоку на декодер. Тоді індекси бітів після деперемеження в приймачі визначаються виразами.

Перше перемеження:

mj = S floor ( j / s ) + ( j+ floor(12*j/Ncbps))mod(s), j=0.1.Ncbs-1

Друге перемеження:

Kj=12*mj -( Ncbps-1)* floor(12* mj / Ncbps), j=0.1. Ncbps-1.

Перший біт з виходу перемежувача відобразить старший біт (MSB) в сузір'ї.

3. Застосування OFDM сигналу на фізичному рівні мережі WIMAX

Технологія широкосмугових радіосигналів (ШПС) була розроблена в середині минулого століття і спочатку застосовувалася військовими з метою підвищення скритності і перешкодостійкості зв'язку. Найважливішою гідністю широкосмугових систем є висока швидкість передачі даних. При цьому поняття широкосмугової (broadband) трактується не тільки як використання радіосигналу з широким частотним спектром, але і як здатність системи забезпечити високу швидкість передачі даних, необхідну для мультисервісного обслуговування (доступ в Інтернет, передача даних, голосу, відео і ін.).

У системах WIMAX застосовується широкосмуговий Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) сигнал, утворений з безлічі рознесених по частотному спектру вузькосмугових сигналів. Застосування OFDM сигналу забезпечує системі WIMAX найвищу в класі BWA спектральну ефективність (швидкість передачі даних в одному Герці смуги частотного спектру), можливість роботи поза прямою видимістю, найвищі енергетичні параметри зв'язку забезпечують високу дальність зв'язку, можливість ефективного обслуговування мобільних абонентів.

3.1 Спектральна ефективність OFDM сигналу системи WIMAX

Спектральна ефективність системи оцінюється максимальною можливою швидкістю передачі даних (кількість передаваних бит/c) системи в одиниці смуги займаних частот в один Герц. Висока спектральна ефективність системи WIMAX досягається за рахунок розподілу передачі інформації по паралельних підканалах тих, що піднесуть сигналу OFDM.

OFDM є множиною вузькосмугових рознесених по частоті сигналів-піднесених (subcarrier)

Рис. 3.1 Спектр радіосигналу з однією несучою (а) і OFDM (б)

OFDM сигнал формується таким чином. Деяка високошвидкісна послідовність імпульсів спочатку ділиться на безліч паралельних цифрових потоків з імпульсами більшої тривалості.

Кожна знов освічена послідовність імпульсів модулюється по амплітуді і по фазі QAM корисним сигналом (constellation mapping), що несе інформацію про передавані дані. Отримана безліч модульованих послідовностей імпульсів за допомогою частотного мультиплексора об'єднується в сукупність розділених по частоті ортогональних каналів (що піднесуть), утворюючи єдиний широкосмуговий сигнал. Далі сигнал з безліччю тих, що піднесуть перетвориться за допомогою Digital Analog Converter (DAC) у високочастотний аналоговий радіо сигнал і передається по безпровідному каналу зв'язку.

Операція ортогонального частотного мультиплексування з математичної точки зору є операцією FFT - дискретного зворотного швидкого перетворення Фурье. З фізичної точки зору мультиплексування переводить тимчасові імпульси time domain в частотний розподіл frequency domain (рис 3). На приймальній стороні відбувається зворотна операція перетворення в проміжну частоту, демультиплексування і демодуляції широкосмугового сигналу.

Рис. 3.2. Принцип формування рознесених по частоті тих, що піднесуть

Найважливішою відмінністю OFDM технології від простого розділення радіосигналу по декількох паралельних частотних каналах є ортогональність тих, що піднесуть в груповому спектрі OFDM сигналу. Фізичний сенс ортогональності полягає в підмішуванні в структуру кожної спеціальної мітки, що піднесе, - певної унікальної кількості синусоїдальних коливань сигналу, що розрізняються по фазі на 90 град. (ортогональних функцій), що дозволяє демультиплексору на основі аналізу даних влучний розділяти сигнали, що піднесуть, навіть у разі часткового перекриття їх частотних спектрів. Виділення тих, що несуть в загальному спектрі звичайного багатоканального сигналу унаслідок обмежених технологічних можливостей сучасних смугових частотних фільтрів вимагає достатньо великого частотного рознесення тих, що несуть, що обмежує збільшення їх кількості в заданій смузі частот. Виділення тих, що несуть в груповому спектрі OFDM сигналу при демультиплексуванні проводиться за допомогою ортогональних перетворень сигналів. Це допускає можливість перекриття спектрів що сусідніх піднесуть, що дозволяє значно збільшити частотну щільність їх розміщення в спектрі сигналу і підвищити спектральну ефективність.

Метод селекції сигналів і перешкод (шуму) на основі аналізу їх структури застосовується в технології широкосмугового радіозв'язку з середини 1990-х років. Вперше даний метод був використаний в технології розширення спектру DSSS для формування і виділення на тлі перешкод широкосмугового шумоподібного сигналу, що утворюється шляхом множення (мультиплексування) вузькосмугового сигналу на випадкову швидкісну послідовність імпульсів. Дана технологія була реалізована в безпровідних локальних мережах першого покоління Wireless LАN (WLAN) стандарту IEEE 802.11, системах супутникової навігації GPS. Метод виділення сигналів по закладених при їх формуванні цифрових кодах також реалізований в мобільному зв'язку стандарту Сode Division Multiply Access (CDMA).

Застосування OFDM сигналу дозволяє WIMAX мережам забезпечити вищу швидкість передачі даних по порівнянню системами з тією, що однією несе, що досягається за рахунок розподілу передачі інформації по безлічі паралельних частотних каналів.

Використання OFDM, в принципі, не є специфічною особливістю технології WIMAX. Модуляція OFDM також застосовується, наприклад, в системах Wi-Fi стандарту IEEE 802.11a/g. Проте OFDM в технології WIMAX стандарту IEEE 802.16 має значно більше число тих, що піднесуть, визначають вищу спектральну ефективність систем WIMAX в порівнянні з системами стандарту IEEE 802.11a/g.

OFDM сигнал в WIMAX мережах фіксованого доступу стандарту IEEE 802.16-2004 має до що 256 піднесуть, в мережах мобільного WIMAX стандарту IEEE 802.16e - до що 2048 піднесуть, а в системах Wi-Fi стандарту IEEE 802.11a/g - що всього лише 64 піднесуть. Слід зазначити, що більшість систем широкосмугового безпровідного доступу BWA попереднього покоління (так звані preWiMAX системи) базуються на чіпсеті стандарту IEEE 802.11a. Всі модифікації і удосконалення систем Wi-Fi, що дозволяють їх використовувати для цілей BWA, виконуються на програмному рівні. Тим самим, сигнали preWiMAX, також як і Wi-Fi, мають тих, що всього 64 піднесуть. Це означає, що WIMAX мережі мають приблизно в три і більше разів велику спектральну ефективність в порівнянні з Wi-Fi і preWIMAX системами. Тим самим, межа швидкості передачі даних на фізичному рівні мережі при використанні каналу зв'язку однакової ширини в системах WIMAX більш ніж в три рази вище, ніж в системах preWiMAX і Wi-Fi. Так теоретична межа швидкості передачі каналу WIMAX стандарту IEEE 802.16-2004 шириною 10 Мгц (що 128 піднесуть) складає близько 36 Mbps. Межа швидкості передачі даних системи на базі чіпсета Atheros стандарту IEEE 802.11a, використовуваного в Wi-Fi і pre-WiMAX в каналі зв'язку 20 Мгц (що 64 піднесуть) складає приблизно 30 Mbps, і, відповідно, в каналі зв'язку шириною 10 Мгц (що 32 піднесуть ) - менше 15 Mbps.

3.2 Моделі безпровідних каналів

Модель ідеального каналу, званого каналом з «аддитивним білим шумом» (AWGN) Гауса, - звичайна відправна крапка при аналізі роботи системи радіозв'язку. Згідно цієї моделі, передані зразки даних вражаються поряд статистично незалежних шумових джерел, які представлені головним чином тепловими шумами, що виникають в приймачі. Теплові шуми виникають із-за випадкового руху електронів унаслідок теплової активності в приймачі. Термін «Гаус» використовується, щоб підкреслити, що ці теплові перешкоди мають розподіл Гауса. Струм, наведений випадковим рухом електронів, може бути оцінений як сума нескінченно великої кількості малих індивідуальних струмів, проведених рухом дуже великої кількості електронів, і, оскільки всі джерела поводяться незалежно, передбачається, що повний струм є сумою великої кількості незалежних і ідентично розподілених (i.i.d) випадкових струмів. Якщо застосувати центральну граничну теорему, яка стверджує, що розподіл суми великої кількості i.i.d випадкових змінних наближається до розподілу Гауса, то цей повний струм матиме поведінку Гауса. Термін «білий» (white) використовується, щоб вказати, що цей шум має рівну потужність для всіх частотних компонент, тобто спектральна щільність потужності шуму постійна для всіх частот і рівна N0/2, при цьому N0/2 називають двосторонньою шумовою

спектральною щільністю. Термін «аддитивний» має на увазі, що шумові зразки додані до переданих зразків даних і вражають їх. Таким чином, в цілому прийнятий в каналі AWGN сигнал, може бути представлений як

де s (t) - переданий сигнал, і n (t) - шумовий сигнал, зразки якого мають середнє значення 0 і варіюються в межах N0/2.

На жаль, модель AWGN не є цілком відповідною для безпровідних каналів, тому що переданий сигнал схильний також явищу «завмирань», що додаються безпровідним каналом на додаток до шуму, що виникає в приймачі. Завмирання представляють собою флуктуації миттєвих значень напруженості сигналу в місці розташування приймача із-за безлічі трас розповсюдження при проходженні сигналу.

Сигнал відбивається різними об'єктами, розташованими на його трасі, оскільки він йде від передавача до приймача, проходячи через безліч трас. Ці компоненти багатопроменевого розповсюдження впливають на приймач позитивно або негативно залежно від їх коефіцієнтів ослаблення і фазових кутів, примушуючи таким чином рівень прийнятого сигналу коливатися залежно від часу і відстані.

Основні механізми, які зачіпають сигнал, що розповсюджується в безпровідному середовищі, - це Віддзеркалення, Дифракція і Розсіювання.

Віддзеркалення відбувається, коли сигнал, що розповсюджується, відбивається від об'єкту з розмірами достатньо великими по відношенню до довжини хвилі сигналу.

Дифракція відбувається, коли траса розповсюдження між передавачем і приймачем перекрита щільною перешкодою з розмірами, які є великими по відношенню до довжини хвилі сигналу, що приводить до формування позаду перешкоди вторинних хвиль. Розсіювання відбувається, коли сигнал, що розповсюджується, натрапляє на об'єкт, розміри якого порядку довжини

хвилі сигналу або менш, що приводить до переоблученню енергії сигналу по всіх напрямах.

Ці три види завмирань разом утворюють загальну картину завмирань в каналі, що достатньо повно представляється як Завмирання багатомасштабні і дрібномасштабні Завмирання.

Великомасштабні Завмирання

Великомасштабні завмирання є середнім ослабленням потужності сигналу або втрати на трасі при проходженні трас великої протяжності. Втрати на трасі і Затінювання - ось два основні механізми, які приводять до ефектів завмирань крупного масштабу.

Втрати на трасі розповсюдження краще всього описуються моделлю втрат на трасі вільного розповсюдження. Модель втрат на трасі вільного розповсюдження припускає, що передавальна антена є ізотропною, тобто, передавач випромінює енергію з рівною інтенсивністю на всіх напрямках, і немає ніяких об'єктів на трасі розповсюдження між передавачем і приймачем, які могли б блокувати сигнал або створювати умови для його віддзеркалення. Також передбачається, що середовище передачі не поглинає енергію. Потужність, прийнята приймальнею антеною в моделі вільного простору визначається виразом Friis для вільного простору

де Pt - передана потужність,

Pr (d) - прийнята потужність, яка є функцією відстані між передавачем і приймачем,

Gt - посилення передавальної антени,

Gr - посилення приймальної антени, є довжиною хвилі сигналу,

d - це відстань між передавачем і приймачем, і L - коефіцієнт втрат системи, не пов'язаних з розповсюдженням.

Можна бачити, що потужність прийнятого сигналу назад пропорційна квадрату відстані між передавальною і приймальною антенами. Отже, якщо відстань між передавачем і приймачем збільшується, потужність сигналу, що приймається, зменшується. Рівняння 2 може бути записано у такому вигляді

де d0 - гранична відстань для дальньої області антени. Втрати на трасі, PL (d) - це ослаблення сигналу між передавальною і приймальною антенами і визначається як

У децибелах приведений вище вираз може бути записане так

А в загальному вигляді верхній вираз можна записати так

де n- це так звана «експонента втрат на трасі», яка рівна 2 для вільного простору і більше 2 для реальних каналів.

Затінювання - це зміна рівня прийнятій потужності сигналу на великих відстанях із-за випадкових ефектів ландшафту і наявності крупних об'єктів в навколишньому середовищі. Воно є причиною того, що два різні приймачі, рівновіддалені від передавача, приймають переданий сигнал з різною потужністю. Затінювання може бути представлене як додатковий випадковий компонент, доданий до втрат на трасі, і таким чином ефективні втрати на трасі на заданій відстані від передавача випадкові і, як то кажуть, підкоряються логарифмічно-нормальному закону розподілу вище величини PL(d). Цю форму затінювання називають логарифмічно-нормальним затінюванням, і воно може бути представлене як [1]:

Девипадкові зміни Гаусів.

Дрібномасштабні завмирання відносяться до швидких коливань потужності сигналу, що приймається, впродовж короткого проміжку часу або малої дистанції розповсюдження за умов, коли великомасштабні ефекти можуть ігноруватися, наприклад, при переміщенні мобільних пристроїв від одного пункту до іншого. Цей тип завмирань спостерігається в тих випадках, коли дві або більша кількість копій переданого сигналу досягають приймача з різними затримками розповсюдження, амплітудою, фазою і кутами прибуття. Оскільки багато версій переданого сигналу проходять по різних трасах, їх часто називають багатопроменевими компонентами, а їх об'єднання може бути як корисним, так і шкідливим, якщо воно приводить до завмирання. Мобільний радіоканал може бути точно змодельований як лінійний, залежний від часу фільтр, і його імпульсний відгук повністю характеризує багатопроменевий канал із завмираннями. Імпульсний відгук такого каналу має вигляд

Передавальна функція залежного від часу каналу - це перетворення Фурье для імпульсного відгуку і має вигляд

Зміни в H (f; t) викликано з одного боку зміною f, що приводить до розподілу в часі основного цифрового імпульсу в межах сигналу, і це поведінку каналу називають «дисперсією в часі» або «варіаціями частоти» початкового каналу. З іншого боку, зміни в H (f; t) викликані зміною величини t, яке приводить до розподілу в частотній області, і це поведінку каналу називають «частотною дисперсією» або «відмінністю в часі» для початкового каналу. Час затримки в (9) відноситься до прояву розподілу в часі, який є наслідком неоптимального імпульсного відгуку каналів із завмираннями за час спостереження t, викликаного природою каналу, що змінюється в часі, яка є проявом відносного руху передавача і приймача або руху об'єктів, що заважають, в межах каналу [2]. Будь-який з двох механізмів дрібномасштабних завмирань може бути еквівалентно вивчений як в тимчасовій, так і в частотній області. Bello в [3] запропонував поняття Стаціонарного Некерованого Розсіювання Широкого Сенсу (WSSUS) для того, щоб вивчити явище дрібномасштабного федингу. Припущення WSSUS дозволяє представити загальну передавальну функцію автокореляції у такому вигляді Функція називається просторово-частотною, просторово-часовою кореляційною функцією каналу.

3.3 Вплив інтерференції на OFDM канал зв'язку WIMAX

У реальних системах крім теплового шуму і внутрішнього шуму приймача присутня інтерференція. Тому SNR оцінюється як С/n+i, де З - потужність сигналу, N - потужність теплового шуму, I - потужність сигналу інтерференції. Вплив інтерференції приводить до деградації рівня чутливості приймача. Чим вище рівень інтерференції, тим на велику величину сигнал на вході приймача RSSL повинен перевищувати рівень чутливості для підтримки відповідної модуляції.

Значення показника SNR=С/N+I (зазвичай позначається коротко як C/I) постійно вимірюється в процесі роботи як на базовій станції, так і на кожному абонентському терміналі WIMAX, з метою динамічного призначення найбільш відповідної модуляції для кожного передаваного пакету даних. Цей вимірюваний показник позначається SINR (Signal to interference plus noise ratio) або CINR (Carrier to interference plus noise ratio).

Експериментально встановлено, що якщо рівень інтерференції знаходиться нижчим за рівень теплового шуму Receiver Noise Floor на величину в 6 dB, то ця інтерференція не робить впливу на приймач системи. Точніше, при I = No - 6 dBm рівень зниження (деградації) рівня чутливості приймача не перевищує 1 dB.

Рівень теплового шуму з урахуванням внутрішнього шуму приймача складає N = 10log(kTo)+ Nf = -136 dB (W/MHz). Тому рівень інтерференції I в каналі шириною 10 Мгц, чутливості приймача, що не приводить до істотної деградації, рівний

I = -136 + 30 + 10 Log(10) - 6 = -102 dBm

У каналі шириною 5 Мгц рівень інтерференції, що не приводить до істотної деградації чутливості приймача, рівний -105 dBm.

При перевищенні рівня потужності інтерференції порогових величин деградація рівня чутливості збільшується більш ніж на 1 dB і інтерференції може впливати на роботу системи. Ступінь негативного впливу залежить від типу сигналу інтерференції (перешкоди). При оцінці чутливості приймача як шум розглядається шум Гауса або “білого”. Реальний сигнал перешкоди по своїй структурі, природно, може відрізнятися від білого шуму і його вплив на роботу системи може бути як сильніше, так і слабкіше за вплив білого шуму. Так наприклад, вузькосмугова перешкода може взагалі не впливати на широкосмуговий сигнал OFDM. Точна теоретична оцінка впливу різних типів перешкод на роботу приймача системи є достатньо складним завданням. Більш менш точно оцінити взаємний вплив інтерференції можливо для однотипного устаткування при аналізі електромагнітної сумісності, що буде розглянуте в наступних розділах. На практиці для оцінки можливості роботи систем в умовах інтерференції різного типу зазвичай оперують граничними значення CINR.

WIMAX є системою з автоматичним регулюванням потужності AТPC. На базових станціях задається максимально можливий рівень вхідного сигналу RSSL. Для 5 Ггц систем з шириною каналу 5 або 10 Мгц даний рівень зазвичай встановлюється рівним 65-70 dBm. При мінімально достатньому рівні сигналу на вході приймача RSSL в 65-70 dBm (близькому до рівня чутливості з урахуванням fade margin) і при відношенні сигнал/шум + інтерференція С/n+i >= 21 + 6 = 27 dB на модуляції 64QAM3/4 досягається деградація рівня чутливості приймача не вище 1 dB для BER = 10E-6. Таким чином, зміряне в процесі роботи WIMAX значення CINR >= 27 dB при мінімально достатньому рівні RSSL гарантує, що інтерференції знаходиться нижчим за рівень теплового шуму приймача на величину не менше 6 dB і незалежно від типу сигналу інтерференції практично не робить впливу на роботу системи.

При роботі в умовах сильної інтерференції або по інших причинах максимальний рівень вхідного сигналу на базовій станції може бути підвищений до 65-60 dBm. В цьому випадку, при підвищенні рівня сигналу на вході приймача, вимоги до рівня CINR для підтримки модуляції 64QAM3/4 декілька знижуються аж до мінімально необхідного рівня 21 dB.

Тим самим, в умовах присутності інтерференції для підтримки, наприклад, модуляції 64QAM3/4 абсолютно недостатньо мати рівень сигналу RSSL, що перевищує рівень чутливості приймача для 64QAM3/4 на величину fade margin. Тобто, тільки за значенням рівня сигналу RSSL за наявності інтерференції неможливо визначити який тип модуляції може підтримуватися системою. Наприклад, рівень вхідного сигналу RSSL може бути рівним - 65 dBm, що в умовах відсутності інтерференції більш ніж достатньо для підтримки модуляції 64QAM3/4 при будь-якій ширині каналу. Проте за наявності інтерференції реальне отримуваний CINR може бути менше величини 20 dB, що не дозволяє підтримувати модуляцію 64QAM3/4 з рівнем помилок BER=10E-6.

Якщо зміряне системою значення CINR перевищує значення 21 dB, то це означає, що сигнал RSSL перевищує рівень порогової чутливості для 64QAM3/4. Якщо зміряне системою значення CINR перевищує значення 27dB, то по колишньому сигнал RSSL перевищує рівень порогової чутливості для 64QAM3/4, але при цьому рівень інтерференції не перевищує допустимого рівня і не впливає на приймач системи.

Таким чином, для підтримки системою WIMAX найвищої символьної швидкості на модуляції 64QAM3/4 необхідно і достатньо, щоб відношення сигнал/шум + інтерференція CINR перевищувала значення 21-27 dB на величину fade margin.

Тим самим, об'єктивним показником можливості підтримки тієї або іншої модуляції є вимірюване системою WIMAX відношення CINR. Саме по значення CINR, що набуває, система WIMAX встановлює робочу модуляцію сигналу, що забезпечує стійку роботу каналу зв'язку з рівнем бітової помилки не вище BER=10E-6.

Зазвичай базову станцію WIMAX настроюють на роботу в умовах відсутності або низького рівня інтерференції, задаючи максимальний рівень потужності вхідного сигналу близькому до значення чутливості Rx плюс fade margin в 1-3 dB, що для систем з шириною каналу 10 Мгц складає порядку -

70 dBm. Cистема WIMAX за відсутності інтерференції здатна працювати на модуляції 64QAM3/4 при CINR >= 21 dB. Запас по завмираннях fade margin для CINR зазвичай вибирається 1 dB або для стабільнішої роботи 3 dB. Поріг перемикання на нижчу модуляцію, наприклад, 64QAM2/3 також може складати 1 dB. Верхній і нижній пороги перемикання модуляцій утворюють так званий гістерезис. Тим самим, система WIMAX може бути стандартно настроєна таким чином, що досягши CINR=24 dB включається модуляція 64QAM3/4, яка міняється на 64QAM2/3 при зниженні рівня CINR нижче 20 dB. Якщо в процесі роботи системи WiMAХ із стандартними настройками поточне вимірюване значення CINR рівне 27 dB і вище, то це свідчить про те, що навіть якщо інтерференція і присутній, то її рівень не впливає на роботу системи на модуляції 64QAM3/4. Якщо вимірюваний рівень CINR менше 20 dB при RSSL = -70 dBm, то це свідчить про наявність сильної інтерференції. В цьому випадку, якщо понизити рівень потужності інтерференції неможливо або скрутно, то на базовій станції може бути підвищений максимальний рівень вхідного сигналу до 65 і навіть 60 dBm. При цьому вимоги до CINR для 64QAM3/4 знижуються до 21 dB і для стійкої роботи системи гістерезис підтримки модуляції 64QAM3/4 також повинен бути відповідним чином змінений.


Подобные документы

  • Область використання WiMAX-мереж. Основні чинники, що стримують розвиток цієї телекомунікаційної технології у світі. WiMAX-оператори в Україні. Фіксована та мобільна версії стандарту. Порівняння основних параметрів стандартів бездротового зв'язку.

    реферат [238,6 K], добавлен 06.11.2016

  • Мережі фіксованого та мобільного доступу. Перспективи WiMAX, його порівняння з подібними технологіями. Надання універсального бездротового зв'язку на великих відстанях для широкого спектру пристроїв (від робочих станцій і комп'ютерів до мобільних).

    презентация [732,8 K], добавлен 06.11.2016

  • Преимущества технологии WiMAX. Описание услуг, предоставляемых беспроводной сетью на ее базе. Особенности используемого оборудования на существующей сети и его физические параметры, принципы работы и условия эксплуатации. Архитектура сетей WiMAX.

    реферат [163,9 K], добавлен 14.01.2011

  • Основные характеристики стандарта WiMAX, архитектура построения сети. Принципы построение сетей WiMAX в посёлке городского типа. Выбор аппаратуры и расчет сети. Расчет капитальных вложений, доходов и срока окупаемости. Мероприятия по технике безопасности.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 22.06.2012

  • Сравнительные характеристики беспроводного соединения Wi-Fi и WiMAX, принцип работы данных систем. Целесообразность использования WiMAX как технологии доступа, отличия фиксированного и мобильного вариантов. Пользовательское оборудование и кодирование.

    дипломная работа [11,5 M], добавлен 27.06.2012

  • Проблеми однієї із найсучасніших широкосмугових радіотехнологій – WiMax, розрахунок її покриття. Залежність величини радіусу комірки від чутливості приймача та системного підсилення. Вплив інтерференції на радіус комірки. Проектування покриття комірки.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.05.2009

  • Сравнение систем радиодоступа и обоснование выбора для проектируемой сети. Описание и технические характеристики аппаратуры WiMAX. ASN шлюзы, базовая станция BreezeMAX 4Motion, антенные системы и абонентское оборудование. Структура сети mobile WiMAX.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 28.04.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.