WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Аналіз фізичного рівня безпровідних мереж стандарту IEEE - Курсова робота

Аналіз фізичного рівня безпровідних мереж стандарту IEEE - Курсова робота

Адаптивна Модуляція і Кодова залежність

Стандарт 802.16a/d визначає сім комбінацій модуляції і кодової залежності, які можуть використовуватися для того, щоб досягти різних співвідношень швидкості даних і надійності каналу, залежно від серйозності умов завмирань в каналі. Ці можливі комбінації показані в Табл.1. За рахунок використання модуляцій більш високого рівня можна збільшити швидкість даних, але при цьому погіршити надійність системи і навпаки.

Використовується згортальний кодуючий пристрій з кодовим відношенням 1/2. При використанні в WIMAX PHY згортального кодуючого пристрою, а також при використанні пунктурирования, можуть бути досягнуті повні кодові відносини 2/3 і 3/4. Пунктуровання – це процес видалення деяких з паритетних бітів після кодування. У подальших дослідженнях використовуються тільки схеми модуляції BPSK і QPSK, і ніяке пунктурирование не виконується, тобто, кодове відношення внутрішнього згортального кодера постійне і встановлюється рівним 1/2.

Мал. 8. Модель основної системи.

Модель системи

На мал. 8 показана модель основної системи для PHY рівня WIMAX, яка використовувалася при моделюванні. В результаті моделювання набуті значень коефіцієнта помилок (BER) для різних комбінацій методів кодування і розділення.

Подавлення завмирань OFDM сигналу

Другою ключовою перевагою технології WIMAX, що забезпечується застосуванням OFDM сигналу, є можливість ефективної роботи каналу зв'язку в умовах відсутності прямої видимості Non Line Of Sight (NLOS) між базовою станцією Base Station (BS) і абонентським терміналом Subscriber Station (SS).

Можливість мереж WiMAХ працювати в умовах NLOS обумовлена стійкістю сигналу OFDM з безліччю радіохвиль, що піднесуть до багатопроменевого розповсюдження, що має місце унаслідок переотражений сигналу від перешкод між BS і SS.

Багатопроменеве розповсюдження приводить до так званих завмирань ("федингам" fade), коли радіосигнал багато разів переотражаясь від перешкод приходить в точку прийому з різною амплітудою, тимчасовою і фазовою затримкою. Переотраженниє сигнали, складаючись в протифазі, призводять до зниження рівня (завмиранню) амплітуди результуючого сигналу.

Для боротьби із завмираннями використовуються різні методи. Так в системах Wi-Fi стандарту IEEE 802.11b (сигнал з тією, що однією несе) використовується метод рознесеного прийому (antenna diversity), коли прямій і відбиті сигнали приймаються на дві антени, рознесені на половину довжини хвилі. У GSM і CDMA системах (з тією, що однією несе) застосовуються складні еквалайзери і фільтри. Найбільш ефективним способом боротьби із завмиранням є використання OFDM сигналу з безліччю тих, що піднесуть.

Тимчасові затримки імпульсів що піднесуть і їх складання з різними фазами на приймальній стороні призводить до зниження (завмиранням) в течії деякого часу амплітуди що піднесуть (bust time fading), які в результаті ортогональних перетворень трансформуються (мал. 9) в завмирання (burst frequency fading) тих, що піднесуть в деякій смузі частотного спектру (мал. 10). Спотворення тих, що піднесуть, отримувані унаслідок завмирань даного типу, отримали назву міжсимвольною інтерференцією Inter-Symbol Interference (ISI).

Мал. 9. Перетворення тимчасових завмирань в частотних в приймачі OFDM сигналу

Мал. 10. Частотні і тимчасові завмирання сигналів

Ефективна селекція переотраженных сигналів (эхоподавление), що поступають з деякою тимчасовою затримкою, може бути виконана за наявності достатнього захисного тимчасового інтервалу між моментами приходу імпульсів сигналів. Тривалість такого інтервалу повинна перевищувати максимальний (або середнє) час затримки часу (delay spead) приходу переотраженных сигналів. Для умов офісу в локальних безпровідних мережах типовий час затримки складає 20-200 нс, в системах BWA в умовах міської забудови - 5-10 микросек, 0.2 мс в сільській місцевості.

Захисний часовий інтервал в системах OFDM WiMAХ стандарту IEEE 802.16 регулюється величиной Cyclic Prefics (CP), що визначає відношення між тривалістю імпульсу що піднесе і захисним інтервалом. Максимальне можливе значення CP=1/4 відповідає максимально можливою в системах WIMAX величині захисного інтервалу, що перевищує середню тимчасову затримку імпульсів що піднесуть і що забезпечує ефективне придушення міжсимвольної інтерференції ISI в умовах щільної міської забудови. Мінімальний CP=1/32 - відповідає мінімально можливому захисному інтервалу, забезпечуючому эхоподавление за відсутності множинних перешкод між передавачем і приймачем на відстанях в декілька кілометрів.

Захисний інтервал в системах Wi-Fi і preWiMAX, використовуючих Wi-Fi радіо стандарту IEEE 802.16a/g з сигналом OFDM, вибирається на основі типових затримок переотражений сигналів в умовах офісного застосування. Тим самим параметри OFDM сигналу в системах WiFi і preWiMAX з Wi-Fi радіо не дозволяють ефективно боротися з типовими для міської забудови затримками сигналів і, відповідно, забезпечувати ефективну роботу у відсутності прямої видимості в міських умовах.

Слід зазначити, що збільшити такий захисний інтервал, наприклад, виробником Wi-Fi чіпсета, для діставання можливості ефективної роботи в міських умовах, технологічно неможливо. Річ у тому, що достатньо тривалий захисний інтервал в системах WIMAX може бути встановлений завдяки великій тривалості імпульсів OFDM що піднесуть стандарту IEEE 802.16, в сотні і тисячі разів більший, ніж в системах стандарту IEEE 802.11a/g. Велика тривалість має місце унаслідок нижчої швидкості проходження імпульсів що піднесуть, що, у свою чергу, отримано унаслідок розділення початкової високошвидкісної послідовності на більшу кількість (256 і більш) паралельних OFDM WIMAX, що піднесуть, в порівнянні з 64 OFDM Wi-Fi, що піднесуть. Тим самим, що 64 піднесуть сигналу OFDM Wi-Fi є дуже короткими імпульсами, наступними з високою швидкістю, що не дозволяє збільшувати їх тривалість і період їх проходження до необхідної величини для відмінних від офісу застосувань. Разом з тим в окремих випадках, в сільській місцевості з низькою щільністю забудови, параметри ISI, визначувані величинами затримок від переотражений, можуть відповідати офісному застосуванню, і Wi-Fi і preWiMAX системи можуть таки працювати в умовах NLOS.

Як би ефективно не працювала система придушення міжсимвольної інтерференції, помилки завмирань все одно виникають. Для усунення цих і інших помилок застосовується метод корекції FEC (forward error correction), заснований на використанні надмірних код. Проте корекція може бути застосована для усунення тільки одиночних помилок. У разі завмирань зазвичай має місце групова помилка, коли одночасно спотворюються декількох послідовно наступних один за одним імпульсів (burst) тих, що піднесуть (мал. 5). Для вирішення цієї проблеми застосовується метод усунення помилок interleaving, коли в передавачі OFDM, що піднесуть, перемішуються у випадковій порядку (рандомізація), а в приймачі їх початкова послідовність відновлюється. При цьому групові спотворення на приймальній стороні розносяться по частотному спектру тих, що піднесуть, набуваючи одиночного характеру, і можуть бути усунені застосуванням код FEC, що коректують. Метод interleaving тим більше ефективний, ніж більша кількість тих, що піднесуть включено в процес рандомізації. Тим самим OFDM сигнал WIMAX унаслідок великої кількості тих, що піднесуть набагато стійкіший до помилок взагалі і помилкам завмирання сигналів, зокрема, в порівнянні з OFDM системами Wi-Fi і preWIMAX.

Найважливішим джерелом міжсимвольної інтерференції OFDM сигналів є частотні спотворення передавачів рухомих об'єктів, що піднесуть від сигналів, унаслідок ефекту доплеровского зсуву частоти. Дана проблема вирішується методом, аналогічним придушенню завмирань, шляхом збільшення кількості що піднесуть до 1028. Це дозволяє ефективно обслуговувати рушійні обьекты, тобто мобільних абонентів.

Таким чином, використання OFDM сигналу з великою кількістю тих, що піднесуть, дозволяє системам WIMAX ефективно обслуговувати користувачів в умовах відсутності прямої видимості, а також рухомих (мобільних) абонентів.

  1. Аналіз застосування модуляції в WiMAX

Надалі представляється робота системи радіозв'язку, виражена в термінах частоти появи помилкових бітів (BER) залежно від відношення сигналу до шуму (SNR). Відношення сигнал/шум представляється як Eb/N0, де Eb - енергія біта, а N0/2 - двостороння спектральна щільність шуму

Результати

Спочатку була представлена робота системи в умовах каналів з AWGN і рівномірними завмираннями, коли жоден з методів розділення не використовувався. Потім додавався кожен з методів розділення і показувалися викликані ними поліпшення в роботі системи.

Loading...

 
 

Цікаве