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Autor: Márcio Eduardo da Costa Rodrigues |
Redes WiMAX – Aspectos de Arquitetura e Planejamento
2.
ASPECTOS SISTÊMICOS
Nesta Seção, são apresentados conceitos relacionados às tecnologias abordadas e,
ao final, aspectos sistêmicos da tecnologia WiMAX são abordados.
2.1. Aspectos das Tecnologias Abordadas
2.1.1. Banda Larga
Do ponto de vista da taxa de transmissão, não há uma definição precisa e
definitiva a respeito de banda larga. Na literatura técnica, encontra-se, por
exemplo, o termo “banda larga” empregado para caracterizar sistemas de
comunicação com taxas nominais superiores a 56 kbps ou 128 kbps; porém, segundo
a ITU, taxas de transmissão são consideradas como banda larga apenas para
velocidades superiores a 2 Mbps.
Sob o aspecto do estudo e modelamento da rádio-propagação, a introdução de
sistemas sem fio operando em banda larga traz novos desafios. Até o advento das
comunicações sem fio banda larga, os sistemas, ditos banda estreita (ou faixa
estreita), eram bem caracterizados pela atenuação mediana do nível de sinal
calculada para a freqüência central (ou para a maior freqüência, sem muita
alteração nos resultados) e por uma estatística que representasse a
característica de desvanecimento do sinal (desvio padrão da atenuação mediana é
dos parâmetros fundamentais), importante na determinação da margem do sistema.
Em sistemas banda larga, essa caracterização não é suficiente. Devido aos
distintos efeitos de propagação presentes nos extremos da faixa e pelo fato de
se considerar potenciais problemas antes inexistentes, como interferência
inter-simbólica (ISI – Inter-Symbol Interference) e deslocamentos em freqüência
por efeito Doppler (em sistemas móveis), é necessário o conhecimento da função
de transferência do canal.
Há na literatura algumas formas distintas de se classificar um canal de
rádio-propagação como sendo banda larga. Uma definição possível é: canais nos
quais a faixa (range) de freqüências é maior que 0,1% do valor da freqüência
central. Entretanto, definição mais razoável é aquela segundo a qual um canal é
considerado banda larga se sua banda excede a banda de coerência do canal,
definida por
Bc
@
1/(50st),
para função de correlação entre
freqüências acima de 0,9 (st
é o espalhamento temporal rms do sinal) [8].
Modelos que descrevem o canal banda larga em variados níveis de detalhe, mas
idealmente incluindo o perfil de retardos – conhecido como assinatura temporal
do canal – e a correspondente assinatura em freqüência (tomando a transformada
de Fourier do perfil de retardos), são conhecidos por modelos de canal (channel
models). Uma descrição detalhada sobre o tema é encontrada em [7].
2.1.2. OFDM
A seguir é apresentado um sumário da tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency
Division Multiplex) e como suas características a tornam um dos mais importantes
atrativos de sistemas IEEE 802.16. [5]
OFDM não é uma técnica nova; o Bell Labs o patenteou originalmente em 1970,
sendo a tecnologia então incorporada a vários sistemas DSL (Digital Subscriber
Line), assim como no padrão de WLAN IEEE 802.11a.
O OFDM é baseado em um processo matemático denominado FFT (Fast Fourier
Transform), que permite que vários canais sobreponham grande parte de sua
energia sem perder suas características individuais (ortogonalidade), ou seja,
sem interferirem entre si. A técnica é especialmente popular em aplicações de
sistemas sem fio, devido à sua resistência a interferência e degradação. De
fato, o OFDM permite que sistemas 802.16 operem com os grandes espalhamentos
temporais (delay spread) de sinal, típicos dos ambientes NLOS onde se espera que
tais sistemas sejam implementados. Pelo fato de o OFDM ser composto de múltiplas
portadoras de faixa estreita (baixa taxa de transmissão, longo período),
desvanecimento seletivo está localizado em um subconjunto de portadoras, fácil
de equalizar. Interferência inter-simbólica é reduzida significativamente, pois
a taxa completa de transmissão (em portadora simples) é quebrada em taxas
menores, com símbolos de maior duração.
A Figura 1 apresenta uma comparação simples, que ilustra o conceito [10].
Figura 1 – Portadora simples e OFDM