Spostamento = Velocità utente Frequenza della portante Velocità della luce

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2 Spostamento = Velocità utente Frequenza della portante Velocità della luce 2

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8 WiMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access Consorzio no-profit di aziende creato per promuovere e certificare l interoperabilità di prodotti a banda larga con accesso wireless operanti secondo lo standard IEEE IEEE : Wireless MAN Standard Standard della famiglia IEEE 802.x per la creazione e il funzionamento di MAN a larga banda con accesso wireless. 8

9 Cronologia 1999 : Avvio dei lavori per IEEE : IEEE rilascia come primo standard per comunicazioni wireless fisse a banda larga (FBWA : Fixed Broadband Wireless Access) operanti nel range 10~66 GHz : Fondazione del WiMAX Forum : IEEE rilascia le definizioni ufficiali dei livelli MAC e PHY : IEEE rilascia a con l aggiunta dello standard per comunicazioni operanti nel range 2~11 GHz : IEEE rilascia come revisione ufficiale dei due standard precedenti : IEEE rilascia e come primo standard per comunicazioni wireless mobili e fisse a banda larga operanti nel range 2~66 GHz. 9

10 Servizi Fornitura di connettività a banda larga first mile/last mile con capacità fino a 140 Mbs. Possibilità di fornire copertura tramite interfaccia radio da 2 a 40 km. Capacità di gestire connettività PTP, PMP,MESH, CELLULAR Capacità di operare in condizione di trasmisone LOS, near LOS NLO Capacità di gestione di servizi QoS. 10

11 Panoramica di utilizzo IEEE WiMAX 70Mbps (10~66 GHz ) 2~11 GHz NLOS e mobile Subscriber station 11

12 I livelli fisici WirelessMAN-SC : singola portante ( 10~66 GHz ). WirelessMAN-SCa : singola portante ( 2~11 GHz). WirelessMAN-OFDM : modulazione OFDM ( 2~11 GHz ). WirelessMAN-OFDMA : accesso multiplo OFDMA ( 2~11 GHz ). WirelessHUMAN : definizioni per bande senza licenza ( 2~11 GHz ). 12

13 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Trasmissione in visibilità diretta (LOS: Line Of Sight ). Modulazione a singola portante (QPSK 16QAM 64QAM ). Connettività Punto-Multipunto downlink ( PMP: Point to MultiPoint ). Connettività Punto-Punto uplink ( PTP: Point to Point). Downlink : Time Division Multiplexing. Uplink : Time Division Multiple Access con supporto TDD e FDD. 13

14 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Trasmissione a burst. Modulazioni adattative per ogni singola SS ( Subscriber Station ). Efficienza spettrale con filtraggio a radice di coseno ( roll-off =.25 ). Canali da 20~25 MHz ( U.S. ) e 28 MHz ( UE. ) Interleaving di tipo random. Forward Error Correction ( F.E.C. ) : codici Reed-Solomon GF(256) + codici convoluzionali 14

15 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Accesso al canale FDD : Canali di uplink e downlink separati in frequenza; possibilità di gestire modulazioni diverse tra i due canali; trasmissione full-duplex e half-duplex. TDD : Canali di uplink e downlink sulla stessa portante ma separati in trasmissione alternata tra i due canali. tempo; 15

16 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Accesso al canale Durata dei frame variabile: 0.5ms 1ms 2ms ; Numero di Physical Slot ( PS )variabile in funzione del traffico e del canale; 16

17 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Accesso al canale : FDD 17

18 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Accesso al canale : TDD 18

19 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink accesso TDD Preambolo: equalizzazione e sincronizzazione; Controllo di Broadcast: puntatori all inizio dei frame TDM; Frame TDM : dati per le singole SS; TGG: Gap temporale tra downlink e uplink; 19

20 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink accesso FDD Frame TDM: Invio dati a : - SS in modalità full-duplex; - SS in modalità half-duplex con uplink ritardato; - SS in modalità half-duplex con uplink in frame successivi; Frame TDMA: Invio dati a : - SS in modalità half-duplex con uplink anticipato; 20

21 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink Preamboli Preamboli basati su sequenza CAZAC a zero correlazione ruotare di 45 modulate QPSK. Frame Start Preamble : sequenza di 32 simboli generati ripetendo una sequenza CAZAC di 16 simboli; Downlink TDMA Burst Preamble : sequenza di 16 simboli generati ripetendo una sequenza CAZAC di 8 simboli; 21

22 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink Preamboli Frame start preamble TDMA downlink burst preamble 22

23 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink DL-MAP DIUC : 4 bit : Ordine di robustezza del burst. StartPS : 16 bit Inizio del burst. CID : 16 bit Tipo di connessione : Unicast Multicast Broadcast. 23

24 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink 24

25 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink Randomizzazione dei dati Scopo: ridurre al minimo la probabilità di trasmettere una portante non modulata e produrre un adeguato numero di transizioni tra bit per un migliore recupero di sincronismo. Generatore casuale di bit: Polinomio generatore: x 15 + x ; 25

26 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink FEC Possibilità di utilizzare 4 diverse configurazioni: 26

27 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink Modulazioni Possibilità di utilizzare 3 tipi di modulazioni in modo adattativo per ogni singola SS. QPSK 16-QAM 64-QAM 27

28 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di downlink Filtratura Radice di coseno rialzato = 0.25 f N = 1/2T s 28

29 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di uplink Accesso TMDA verso la BS; Processamento del segnale equivalente al canale di downlink; 29

30 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di uplink Preamboli Preamboli basati su sequenza CAZAC a zero correlazione ruotare di 45 modulate QPSK. Preambolo a 32 simboli : sequenza di 32 simboli generati ripetendo una sequenza CAZAC di 16 simboli; Preambolo a 16 simboli : sequenza di 16 simboli generati ripetendo una sequenza CAZAC di 8 simboli; 30

31 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di uplink Preamboli 32 simboli 16 simboli 31

32 Il livello fisico WirelessMAN-SC ( 10~66 GHz ) Canale di uplink UL-MAP UIUC : 4 bit : Ordine di robustezza del burst. StartPS : 16 bit Inizio del burst. CID : 16 bit Tipo di connessione : Unicast Multicast Broadcast. Offset : 12 bit Offsett relativo all inizio del preambolo. 32

33 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) Trasmissione senza visibilità diretta (NLOS: No Line Of Sight ). Modulazione a singola portante ( BPSK QPSK 16QAM 64QAM 256QAM ). Connettività Punto-Multipunto downlink ( PMP: Point to MultiPoint ). Connettività Punto-Punto uplink ( PTP: Point to Point). Downlink : Time Division Multiplexing. Uplink : Time Division Multiple Access con supporto TDD e FDD. 33

34 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) Modello trasmissivo 34

35 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) Randomizzazione dei dati Scopo: ridurre al minimo la probabilità di trasmettere una portante non modulata e produrre un adeguato numero di transizioni tra bit per un migliore recupero di sincronismo. Generatore casuale di bit: Polinomio generatore: x 15 + x ; 35

36 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) FEC Come opzione è previsto l utilizzo di turbocodici a blocchi o turbocodici convoluzionali. 36

37 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) FEC Codice interno - TCM Modulazione TCM derivata da un codice convoluzionale di rate e lunghezza di vincolo k = 7. Possibilità di operare a rate di 2/3 3/4 5/6 7/8 tramite punturatura. 37

38 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) FEC Codice interno - TCM 38

39 Il livello fisico WirelessMAN-SCa ( 2~11 GHz ) Filtratura = 0.25 ( opzionali ) f N = 1/2T s 39

40 Il livello fisico WirelessMAN-OFDM ( 2~11 GHz ) Trasmissione senza visibilità diretta (NLOS: No Line Of Sight ). Modulazione a singola portante ( BPSK QPSK 16QAM 64QAM 256QAM ). Connettività Punto-Multipunto downlink ( PMP: Point to MultiPoint ). Connettività Punto-Punto uplink ( PTP: Point to Point). Downlink : Time Division Multiplexing. Uplink : Time Division Multiple Access con supporto TDD e FDD. 40

41 802.16e Mobile WiMAX 41

42 802.16e Mobile WiMAX 42

43 802.16e Mobile WiMAX 43

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