Wimax 802.16 Soluciones R/S para Aplicaciones Banda Ancha

DT-LG-001-05

Abril 2005

LAURA [email protected]

Wimax 802.16Soluciones R/S para Aplicaciones Banda Ancha

DT-LG-001-05 2 WIMAX

Agenda

Revisión de Tecnologías de Redes Inalámbricas

Revisión de Normativas 802.16

Comparación WiMax .- WiFi

Solución de medida R/S para 802.16

Conceptos Técnicos ( OFDM, Estructura de trama y Pruebas Tx )

Demostración


Tecnologías de Redes InalámbricasWWAN

<15 km

802.20 (propuesta)

Fuente: Unión internacional de Telecomunicación. “Birth of Broadband”, Sept. 2003

WMAN<5 km

70 Mbit/s

802.16a/e

WiMAXNueva norma pararedes inalámbricas deBa. Intentando hacerpara MAN lo que Wi-Fipara LAN.

WLAN<100 m

11-54 Mbit/s

802.11a/b, g

Wi-Fi802.11a/b/g.

WPAN<10 m

~1 Mbit/sBluetooth

802.15.3 (UWB)* 802.15.4 (ZigBee)**

* UWB: 100 Mbit/s** ZigBee: 250 kbps


La Familia 802.16

802.16 10 – 66 GHz, Modulación QAM

802.16a 2 – 11 GHz, OFDM y OFDMA

802.16b/c Interoperabilidad y especificación de certificaciones

802.16d Añade 2 – 11 GHz a especific. de Interoperabilidad

802.16-2004 Reemplaza a 802.16, 802.16a y 802.16d

802.16e Movilidad. No publicado todavía, previsto para 2005/07


Ejemplo última milla con WIMAX 802.16-2004

Hasta 75 MbpsMovilidad: fija y portátilRango: 3 to 5 millas (rango máx. 30 millas)


802.16 Single CarrierDiseñado para aplicaciones de enlace radioDesarrollado por el IEEE, Normativa publicada en Abril, 2002

Necesita Línea de vista (LOS) entre Antena y Equipo Suscriptor

Capa de Acceso al Medio ( MAC ) normalizada, proporcionando compresión, QoS, mayor seguridad, modulación adaptiva y adjustes de codificación

Hasta 134 Mbps de velocidad de transmisión @ 28 MHz canal

Dos modos de MultiplexaciónTDD (duplex en el dominio del tiempo )

FDD (duplex en el dominio de la frecuencia)


802.16aDiseñada para aplicaciones de última milla

Enmienda publicada en Enero 2003

Tamaño de canal variable – Espacio de canal 1.5 a 20 MHz

Hasta 75 Mbps de velocidad @ Canal de 20 MHz

Añade soporte para sin línea de vista (NLOS)

Añade soporte para FEC and ARQ

Utilización de capa MAC del 802.16


802.16-2004

Incluye toda la technología en un documento

Cambios en la parte de OFDM

– Mejor Soporte de Multiple entrada Multiple salida (MiMo)– Cambios en preámbulo ( preamble )– Cambios en portadoras piloto– Cambios en el formato de modulación para FCH (Framecontrol header)

En OFDMA

– Cambios en la sub-canalización


WMAN 802.16e

IEEE 802.16

IEEE 802.16a

IEEE 802.16d

IEEE 802.16

IEEE 802.16e

Publicación esperada para 2005

Objetivo : Suscriptores móviles


802.16eBanda Ancha Móvil

Banda de frecuencia <6GHz,

NLOS, OFDM, hasta 5km

Nº de portadoras flexible 128,256, 512 1024, 2048

Hasta 10 MHz BW

Hasta 15 Mbps

Fuertemente impulsada por Intel

WiBRO será incluida como un modo en 802.16e


Foro WiMAX

Formado en 2003 por suministradores de componentes y equipos

Basado en Norma IEEE 802.16

Propone y promueve perfiles de acceso para su estándar IEEE 802.16

Certifica niveles de interoperabilidad en redes celulares

Alcanza aceptación global

Promueve el uso del acceso inalámbrico de banda ancha

Es para 802.16 lo que Wi-Fi es para 802.11


Wimax y WiFi (OFDM)Comparativa

TDDFDD/TDDDuplex

Fijo 20 MHz

Modo turbo 40 MHz

Escalable desde 1.5 MHz

hasta 28 MHz

Ancho de banda

48Nº de portad.piloto

Nº de portadoras de datos

Nº de portadoras totales

Parameter WiFiWiMAX

52200/~1700

64256/2048


Wimax y WiFi (OFDM)Comparativa

NoYesSub-canalización

No

programado en 802.11n Yes

MiMo

Sistema antena adaptivo

Periodo de Guarda

Formatos de Modulación

Parameter WiFiWiMax

FijoConfigurable

BPSK, QPSK, 16QAM,

64QAM

BPSK, QPSK, 16QAM,

64QAM


Generador SMU200A - Configuración

Digital Standard802.16 (d)

SMU-K49 2x

Baseband Gen. withARB (64 MSamples)

and Digital Mod.

SMU-B101141.7007.02

2xBaseband Gen. withARB (16 MSamples)

and Digital Mod.

SMU-B111141.7007.02

2x

Baseband MainModule

SMU-B131141.8003.02

2x

Vector SignalGenerator

SMU200A1141.2005.02

100 kHz to 2.2 GHz

SMU-B1021141.8503.02

100 kHz to 3 GHz

SMU-B1031141.8603.02

100 kHz to 4 GHz

SMU-B1041141.8703.02

100 kHz to 6 GHz

SMU-B1061141.8803.02


Analizador FSQ – FSQ-K92WIMAX

IEEE 802.16 (2001) • LOS• 10 – 66 GHz

IEEE 802.16a (2003) • NLOS• 2 – 11 GHz

IEEE 802.16d → 802.16-2004 • NLOS• 2 – 11 GHz• OFDMA

IEEE 802.16e (2005)• mobile wireless access• 2 – 6 GHz

FSQ-K92(2004)

FSQ-K92(2004)

FSQ-K92(2005)

FSQ-K92(2005)

256 Puntos FFT OFDM

FSQ-K70FSQ-K70

2048 Puntos FFT OFDMA

128 -2048 Point FFT OFDMA


Modulación

• OFDM

• Mejorar el problema de la interferencia multicamino

• Aumento de la eficiencia y mejor aprovechamiento del ancho de banda disponible


WIMAX 802.16 Períodos de guardaSeñal OFDM. Necesita períodos de guarda para eliminar

interferencia multicaminoMejora el comportamiento en condiciones de fading

El tiempo de guarda se puede optimizar de acuerdo al escenario de trabajo

Tiempo total = Ts

Tiempo útil = Tb


WIMAX 802.16/2004 – OverviewParámetros OFDM:

256 portadoras OFDM (200 usadas)

Pilotos: 8 fijas (-84,-60,-36,12,12,36,60,84)

Portadoras Guarda: 28 izquierda, 27 derecha

BW Canal: 1.5 – 28 MHzvariable espaciado portadora Df = frecuencia muestra Fs / 256variable tiempo símbolo útil: Ts = Tb + Tg (Tg = G Tb)G puede variar entre: ¼, 1/8, 1/16, 1/32

Modulación Portadora: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM


WIMAX 802.16 OFDMEstructura Trama

Trama n Trama n+1

Trama DL Trama UL

Preámbulo FCH DL burst #1 DL burst #n

Preámbulo UL burst

El preámbulo siempre va modulado en QPSK

Trama m


Diversidad de Transmisión en OFDMPara mejorar condiciones de fading y aumentar las capacidades del sistema.Se requieren dos antenas transmisoras y al menos una receptoraEl transmisor genera dos señales diferentes que se transmiten sincronizadamente


Sub canalizaciónQué es?Se usa sólo un subconjunto de todas las portadoras posibles (200 en el modo OFDM)

Ejemplos en uplink:

or

-100 +100Portadoras

-100 +100Portadoras


Sub canalizaciónQué supone?Si sólo se transfieren una cantidad pequeña de datos se incrementa la eficiencia

Si se conoce el perfil de fadind, las portadoras se pueden colocar para mejorar un mejor funcionamiento

El ancho de banda se puede compartir por varios usuarios

-100 +100Portadoras


802.16-2004 Rev. d: Modo OFDMAParámetros OFDM:

Tamaño FFT: 2048

Portadoras usadas: variable 1681- 1728

Pilotos: diff. sets (const. + variable) ~ 192

Portadoras Guarda: variable 159-184 izq, 160-183 derecha

BW Canal: 1.25 – 28 MHz

Modulación Portadora: QPSK, 16-QAM, 64-QAM


Diversidad de Transmisión en OFDMA

Diversidad de Transmisión hasta 4 antenas (modo OFDM hasta 2)


Pruebas de Transmisores

Error constelación transmisor (también conocido como EVM)

Basado en la tasa de codificación

QPSK ½ -16.4dB

QPSK ¾ -18.2dB

16QAM ½ -21.5dB

16QAM ¾ -25.2dB

64QAM ½ -29.7dB

64QAM ¾ -31.4dBCalculado sólo sobre portadoras de datos


Planicidad espectralPortadoras –N/4…-1, & 1…N/4 deben estar dentro de +/- 2dB de la

potencia promedio

Portadoras –N/2…-N/4, & N/4…N/2 deben estar dentro de + 2dB/ -4dB de la potencia promedio

N es el número de tonos usados

La diferencia absoluta debería ser menos que 0.1 dB entre portadoras adyacentes

Pruebas de Transmisores


Generación señalesSMU200A. Configuration Panel (FDD, DL)


OFDM – Configuración Trama


OFDM – Configuración Trama

Portadoras guarda

Portadora central no usada


OFDMA – Configuración Trama


OFDMA – Configuración Trama

Intervalo de guarda variable Tg/Tb(1/4, 1/8, 1/16, 1/32)

Tamaño FFT variable (2048, 1024, 512, 256)


ANALISIS. Configuración FSQ-K92

Ajustes AvanzadosAjustes Avanzados

Configuración de

características de la señalConfiguración de

características de la señal

Ajustes captura

datosAjustes captura

datos


Aplicación Firmware FSQ-K92

* Radio Signal Strength Indicator** Carrier to Interference and Noise Ratio

Resultados numéricos:

• Medidas EVM • EVM all Carriers• EVM Data Carriers

only• EVM Pilot Carriers

• Constelación IQ • IQ Offset• Gain Imbalance• Quadrature Offset

• Medida Potencia• Power Burst• Crest Factor

• Symbol Clock Error• *Medida RSSI • **Medida CINR


Resultados gráficos:

• Medudas EVM • EVM vs. Symbol• EVM vs. Carrier

• Error Fase/Frecuencia vs. Preámbulo• Planicidad espectral• Retardo de grupo• Diagrama constelación• Bit Stream• Máscara de emisión (IEEE,ETSI)• Potencia Canal Adyacente (absoluta y relativa)• Medida CCDF

Aplicación Firmware FSQ-K92


EVM vs Símbolo

EVM vs Portadora

Burst

PeakAverageMinimum

PeakAverageMinimum

PeakAverageMinimum

PeakAverageMinimum


Planicidad espectralPlanicidad espectral

UplinkDownlink Error frecuencia vs.Preámbulo

Error frecuencia vs.Preámbulo


BitstreamBitstream

CCDFCCDF

dB sobre la potencia mediadB sobre la potencia media

probabilidadprobabilidad

Símbolo 1:-100 -99 -98 -97 -96 -95 -94

Piloto -88


Medida MáscaraEspectral

Medida MáscaraEspectral

Diagrama de constelación de una señal 64QAM

Diagrama de constelación de una señal 64QAM

Línea LímiteLa máscara ETSI cambiapara diferentes modulaciones

Pilotos


Medida ACP

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