Utilização De Técnicas De Múltiplas Antenas No Padrão IEEE 802.16

Resumo

Este trabalho tem por objetivo estudar uma técnica muito conhecida e eficiente em sistemas de comunicações sem fio, a técnica Alamouti. A fim de poder observar de uma maneira mais minuciosa esta técnica, foi optado por além de estudá-la, também aplicá-la a um padrão específico que no caso o escolhido foi o padrão IEEE 802.16. O motivo desta escolha está no fato desta tecnologia estar no mesmo nível dos padrões de terceira geração de comunicações móveis celulares.

O estudo realizado será na camada de enlace e física da tecnologia vigente sendo a camada física o enfoque do trabalho, visto que é nessa camada que ocorre a utilização da técnica de múltiplas antenas, Alamouti. Junto a esse estudo serão exploradas também outras técnicas de múltiplas antenas, tais como, Antenas Inteligentes, Combinação de Máxima Razão na Recepção e Sistemas de Seleção de Antenas.

Para obter um maior embasamento neste projeto, serão realizadas simulações variando o número de antenas tanto na transmissão como na recepção. Seguindo a mesma vontade de aprofundar mais essa técnica de Codificação Espácio-Temporal, ela será descrita matematicamente e por fim, graficamente, onde será possível observar o ganho do sinal de cada uma das simulações e inclusive o resultado comparativo entre elas.

Palavras-chave: Comunicações sem fio, WiMAX, MIMO, OFDM.

Abstract

This work aims to explore a very known technique and highly efficient in systems for wireless communications, the Alamouti technical. In order to observe of more detailed way this technique, was chosen in addition to studying it, also apply it in a specific standard, in the case the chosen went the standard IEEE 802.16. The reason this choice is in the fact this technology be of the same level of standards of third generation of celular.

The study made will be in physical and data link layer of the current technology, where the physical layer is the focus this work, since it is this layer that occur the use of the multiple antennas technical, Alamouti. At the same time will be explored also others techniques of multiple antennas, such as, Smart Antennas, Combination of Ratio Maximum at the Reception and Selection of Antennas.

For a more deepen in this work, will be carried simulations varying the number of antennas both in transmission and the receiving end. Following the same desire of more deepen this technique of Space Time Codes, it will be describe mathematically and by end, graphically, where will can observe the gain of signal from each of the simulations and even the result comparison between them.

Words-key: Wireless Communication, WiMAX, MIMO, OFDM.

Sumário

Sumário 9

Lista de Figuras 10

Lista de Tabelas 11

Lista de Acrônimos 12

1 Introdução 16

1.1 Motivação 16

1.2 Organização do texto 17

1.3 Objetivos 17

2 O Sistema WiMAX 18

2.1 Introdução 18

2.2 Funcionamento do WiMAX 20

2.3 Especificações Técnicas do WiMAX 21

3 Algumas considerações sobre o WiMAX 34

3.1 Aplicações 34

3.2 Regulamentação do WiMAX no Brasil e no mundo 34

4 Utilização da Técnica de Múltiplas Antenas no Sistema WiMAX 36

4.1 Técnicas de Múltiplas Antenas 36

4.2 Técnicas de Múltiplas Antenas utilizadas no sistema WiMAX 40

5 Conclusões 47

Referências Bibliográficas 48

Lista de Figuras

Figura 2.1: Funcionamento do WiMAX 20

Figura 2.2: Protocolo da camada MAC e física 21

Figura 2.3: Modulador e Demodulador OFDM 28

Figura 3.1: Classificação do sistema de acordo com o número de antenas 37

Figura 3.2: Distribuição de usuários em uma transmissão com feixes formatados 39

Figura 3.3: Técnicas de antenas adaptativas 40

Figura 3.4: Esquema de transmissão Alamouti 42

Figura 3.5: Simulador MISO 44

Figura 3.6: Decodificador Alamouti MISO 44

Figura 3.7: Simulador SISO 44

Figura 3.8: Simulador MIMO 45

Figura 3.9: Decodificador de Alamouti MIMO 45

Figura 3.10: Gráfico comparativo entre SISO, MISO e MIMO 46

Lista de Tabelas

Tabela 2.1: Componentes dos padrões IEEE 802.16d e IEEE 802.16e 27

Tabela 3.1: Tabela exemplificando a matriz de transmissão Alamouti 2x1 41

Tabela 4.1: Regulamentação WiMAX 35

Lista de Acrônimos

A

AAS (Adaptative Antennas System – Sistema de Antenas Adaptativas)

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line – Linha Assimétrica Digital de Assinante)

AES (Advanced Encryption Standard – Padrão de Criptografia Avançado)

AMC (Adaptative Moduilation and Coding – Codificação e Modulação Adaptativa)

ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações)

ARQ (Automatic Repeat Request – Retransmissão Automática)

AT&T (American Telephone and Telegraph – Companhia Americana de Telecomunicações)

ATM (Asynchronous Transfer Mode – Modo de Transferência Assíncrono)

AWGN (Additive White Gaussian Noise – Ruído Gaussiano Branco Aditivo)