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Couche physique et modulation WiMAX RF

Couche physique et modulation WiMAX RF

L'utilisation de WiMAX comme technologie haut débit sans fil est établie avec une variété de fabricants qui produisent des équipements WiMAX. L'un des domaines d'intérêt particulier est la couche physique WiMAX RF, ou interface radio, car elle régit le signal radio qui est émis et reçu.

La norme WiMAX, 802.16-2004 décrit quatre interfaces RF ou radio différentes en fonction de l'application envisagée. Parmi ceux-ci, celui qui est destiné aux applications hors ligne de visée jusqu'à 30 km et aux fréquences inférieures à 11 GHz est actuellement le plus largement implémenté. En conséquence, il est souvent considéré comme l'interface aérienne WiMAX.

Principes de base de l'interface aérienne WiMAX

Le signal RF WiMAX utilise des techniques OFDM (multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence) et le signal incorpore des multiples de 128 porteuses dans une largeur de bande totale du signal pouvant aller de 1,25 à 20 MHz.

Remarque sur l'OFDM:

Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM est une forme de format de signal qui utilise un grand nombre de porteuses rapprochées qui sont chacune modulées avec un flux de données à faible débit. On s'attend normalement à ce que les signaux rapprochés interfèrent les uns avec les autres, mais en rendant les signaux orthogonaux les uns par rapport aux autres, il n'y a pas d'interférence mutuelle. Les données à transmettre sont partagées entre toutes les porteuses, ce qui fournit une résilience contre l'évanouissement sélectif des effets multi-trajets.

En savoir plus sur OFDM, Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence.

La bande passante du signal WiMAX peut être réglée sur une valeur comprise entre 1,25 et 20 MHz. Pour maintenir l'orthogonalité entre les porteuses individuelles, la période du symbole doit être l'inverse de l'espacement des porteuses. En conséquence, les systèmes WiMAX à bande passante étroite ont une période de symbole plus longue. L'avantage d'une période de symbole plus longue est que cela permet de surmonter des problèmes tels que l'interférence par trajets multiples qui prévaut sur les applications sans visibilité directe. C'est un grand avantage que possèdent les systèmes WiMAX.

WiMAX MIMO

Des versions plus avancées, y compris 802.16e, utilisent MIMO (Multiple Input Multiple Output) et par conséquent prennent en charge plusieurs antennes. L'utilisation de ces techniques offre des avantages potentiels en termes de couverture, d'auto-installation, de consommation d'énergie, de réutilisation des fréquences et d'efficacité de la bande passante.

Remarque sur MIMO:

MIMO est une forme de technologie d'antenne qui utilise plusieurs antennes pour permettre aux signaux voyageant via différents chemins en raison de réflexions, etc., d'être séparés et leur capacité utilisée pour améliorer le débit de données et / ou le rapport signal sur bruit, améliorant ainsi la performance du système.

En savoir plus sur Technologie MIMO

Modulation et codage adaptatifs WiMAX

La modulation et le codage WiMAX sont adaptatifs, ce qui lui permet de faire varier ces paramètres en fonction des conditions existantes. La modulation et le codage WiMAx peuvent être modifiés rafale par rafale par liaison. Pour déterminer la modulation WiMAX requise et le schéma de codage, l'indicateur de retour de qualité de canal est utilisé. Le mobile peut fournir à la station de base une rétroaction sur la qualité du canal de liaison descendante et pour la liaison montante, la station de base peut estimer la qualité du canal, sur la base de la qualité du signal reçu.


ParamètreLiaison descendanteLiaison montante
Modulation BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM; BPSK en option pour OFDMA-PHYBPSK, QPSK, 16 QAM; 64 QAM en option
Codage Obligatoire: codes convolutifs au taux 1/2, 2/3, 3/4, 5/6

Optionnel: codes turbo convolutifs au taux 1/2, 2/3, 3/4, 5/6; codes de répétition au taux 1/2, 1/3, 1/6, LDPC, RS-Codes pour OFDM-PHY

Obligatoire: codes convolutifs au taux 1/2, 2/3, 3/4, 5/6

Optionnel: codes turbo convolutifs au taux 1/2, 2/3, 3/4, 5/6; codes de répétition au taux 1/2, 1/3, 1/6, LDPC

Débits de données de la couche physique WiMAX

L'un des principaux facteurs de performance de tout système à large bande sans fil est le débit de données qui peut être atteint. Comme WiMAX est particulièrement flexible en termes de bande passante de canal, de modulation et également de schéma de codage, ceux-ci peuvent faire varier considérablement les débits de données qui peuvent être atteints.

Un résumé des différentes technologies d'accès / modulation et des taux de suréchantillonnage est présenté dans le tableau ci-dessous:


Bande passante du canal (MHz)
Attribut1.253.5510
Modulation de couche physique / mode d'accès 128 OFDMA256 OFDM512 OFDMA1024 OFDMA
Suréchantillonnage 28/258/728/2528/25

Le tableau ci-dessous donne un résumé des débits de données physiques ultérieurs qui peuvent être atteints en utilisant différentes bandes passantes de modulation, de codage et de canal WiMAX.


Débit de données de la couche physique (kbps)
Canal B / W1.253.5510
Modulation
& taux de code
Liaison descendanteLiaison montanteLiaison descendanteLiaison montanteLiaison descendanteLiaison montanteLiaison descendanteLiaison montante
BPSK
1/2
----946326--------
QPSK
1/2
5041541882653252065350401344
QPSK
3/4
7562302822979387097975602016
16QAM
1/2
1008307376313065040130610 0802688
16QAM
3/4
1512461564519587560195815 1204032
64QAM
1/2
1512461564519587560195815 1204032
64QAM
2/3
20166147526261110 080261120 1605376
64QAM
3/4
22686918467293811 340293822 6806048
64QAM
5/6
25207689408326412 600326425 2006720

Structure de données WiMAX

Bien que WiMAX puisse être déployé en tant que TDD (Time Division Duplex), FDD (Frequency Division Duplex) et semi-duplex FDD, la disposition la plus courante est le mode TDD. Son permet une plus grande efficacité dans l'utilisation du spectre que le mode FDD.

En utilisant le mode TDD, la station de base WiMAX et les utilisateurs finaux émettent sur la même fréquence, mais pour leur permettre de ne pas interférer les uns avec les autres, leurs transmissions sont séparées dans le temps. Afin de réaliser ceci, la station de base émet d'abord une sous-trame et ceci est suivi d'un court intervalle qui est appelé l'écart de transition émission / réception (TTG). Après cet intervalle, les utilisateurs ou les stations distantes peuvent transmettre leurs sous-trames. La synchronisation de ces sous-trames «de liaison montante» doit être commandée et synchronisée avec précision de sorte qu'elles ne se chevauchent pas quelle que soit la distance à laquelle elles se trouvent par rapport à la station de base. Une fois que toutes les sous-trames de liaison montante ont été transmises, un autre court intervalle connu sous le nom d'intervalle de transition de réception / transmission (RTG) est laissé avant que la station de base ne transmette à nouveau.

Il existe de légères différences entre les sous-trames WiMAX transmises sur la liaison montante et la liaison descendante. La sous-trame de liaison descendante commence par un préambule, après quoi un en-tête est transmis et ceci est suivi par une ou plusieurs rafales de données. La modulation dans une sous-trame peut changer, mais elle reste la même dans une rafale individuelle. Néanmoins, il est possible que le type de modulation change d'une rafale à l'autre. Les premières rafales à transmettre utilisent les formes de modulation les plus résistantes telles que BPSK et QPSK. Les salves ultérieures peuvent utiliser les formes de modulation les moins résilientes telles que 16 QAM et 64 QAM qui permettent de transporter plus de données.

En utilisant cette interface RF, WiMAX est capable de fournir une forme très efficace de système de bande brioadband sans fil qui peut être poursuivi dans de nombreux domaines.

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Voir la vidéo: 23. Modulation, Part 1 (Novembre 2020).