Технические науки/ 6.Электротехника и радиоэлектроника

К.т.н., доц. Герасіна О.В., Кутало О.В.

ДВНЗ «Національний гірничий університет», Україна

Дослідження залежності типу модуляції від відношення сигнал/шум у мережах WіMAX

WіMAX (Worldwіde Іnteroperabіlіty for Mіcrowave Access) – технологія операторського класу, що заснована на сімействі стандартів ІEEE 802.16, розроблених міжнародним інститутом інженерів по електротехніці й електроніці (ІEEE). Стандарт ІEEE 802.16-2004 є розширенням стандарту ІEEE 802.16, що передбачає більш широкі можливості на фізичному рівні й на рівні керування доступом [1].

Важливою особливістю мереж WiMAX є адаптивна сигнально-кодова конструкція, тобто система робить настройку до характеристик каналу у кожен момент часу, «перекачуючи» швидкість у завадостійкість, й навпаки. У відповідності зі стандартом, залежно від відношення сигнал/шум система вибирає метод модуляції, при якому може бути забезпечена стала робота. Відповідно до стандарту, використовуються бінарна фазова маніпуляція (BPSK), квадратурна фазова маніпуляція (QPSK) або квадратурна амплітудна маніпуляція (QAM) порядку 16 або 64 (рис. 1) [2].

Рис. 1. Кращий метод модуляції залежно від відношення сигнал/шум

Відношення сигнал/шум є одним з факторів, що впливає на вірогідність передачі інформації. У бездротових мережах досягнення будь-якої заданої вірогідності передачі інформації відбувається за рахунок зниження швидкості або розширення смуги частот. Але у системах WіMAX це робиться за рахунок можливості підтримки високої швидкості передачі послідовності даних, що реалізується певною модуляцією сигналу.

Дослідження залежності типу модуляції і величини бітової похибки від відношення сигнал/шум у бездротових мережах WіMAX відбувалося за допомогою пакету прикладних програм Matlab, з використанням моделей системи передачі даних стандарту ІEEE 802.16-2004 з блочно-тимчасовим кодуванням і без нього. Вихідними даними для моделювання є відношення сигнал/шум (Signal/Noise Ratio (SNR)), а на виході одержано значення побітової похибки (Bit Error Rate (BER)) і тип модуляції, визначений у параметрах моделі. Результати моделювання представлені в таблицях 1 і 2.

Таблиця 1. Залежність типу модуляції і BER від SNR

для моделі з блочно-тимчасовим кодуванням

SNR, dB	BER	Тип модуляції
0	0,385	BPSK 1/2
2	0,1056	BPSK 1/2
4	0,002624	BPSK 1/2
6	0,1092	QPSK 1/2
8	0,01183	QPSK 1/2
10	0	QPSK 1/2
12	0	QPSK 1/2
14	0,0001425	QPSK 3/4
16	0,0007781	16-QAM 1/2
18	0	16-QAM 1/2
20	0	16-QAM 1/2

У результаті досліджень встановлено, що перевагою моделі з блочно-тимчасовим кодуванням є її більша завадостійкість, тобто стабільність, оскільки, згідно табл. 1 і 2, при однакових SNR значення BER моделі без блочно-тимчасового кодування значно нижче. Це досягається за рахунок додаткового застосування технології Multiple-Input-Single-Output (MISO), що використовує декілька передавачів й приймачів на одному устаткуванні, а також збільшує швидкість передачі даних та пропускну спроможність системи.

Таблиця 2. Залежність типу модуляції і BER від SNR

для моделі без блочно-тимчасового кодування

SNR, dB	BER	Тип модуляції
0	0,4875	BPSK 1/2
2	0,4728	BPSK 1/2
4	0,3656	BPSK 1/2
6	0,1072	BPSK 1/2
8	0,005127	BPSK 1/2
10	0,2939	BPSK 1/2
12	0,03428	QPSK 1/2
14	0,0007675	QPSK 1/2
16	0	QPSK 1/2
18	0,001784	QPSK 1/2
20	0,000377	16-QAM 1/2

В результаті досліджень встановлено, що найвища модуляція, при якій значення показника ефективності сигналу буде вище значення сигнал/шум, встановлюється системою як робоча. Отже, мережа WiMAX підбудовується до характеристик каналу у кожен момент часу. У відповідності зі стандартом, залежно від відношення сигнал/шум система вибирає метод модуляції, при якому забезпечується досягнення необхідної якості передачі інформації й стала робота системи зв'язку.

Література:

1. WiMAX – технология беспроводной связи: основы теории, стандарты, применение / В.С. Сюваткин, В.И. Есипенко, И.П. Ковалев, В.Г. Сухоребров. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 368 c., ISBN 5-94157-812-1.

2. Архипкин А.И. Стандарт WiMAX: техническое описание, варианты реализации и специфика применения / А.И. Архипкин. // Беспроводные технологии. – 2006. – № 3.– C. 14-17, ISSN 2079-9233.