Desplegando redes inalámbricas WiMAX

Recientemente, BVS ha lanzado el primer analizador WiMAX portátil del mundo, el YellowFin™ WiMAX, el cual utiliza el Tablet PC Samsung Q1 UMPC como interfaz. El YellowFin proporciona un análisis completo del espectro y demodula los paquetes WiMAX. El completo análisis del espectro permite a los ingenieros de campo medir tanto señales como interferencias por medio de disparo de potencia, búsqueda/retención de picos, marcadores, y distintas trazas y formas de onda.

El receptor barre de 2,0 a 5,9 GHz con una precisión de ± 1,5 dB. Dado que el instrumento tiene la capacidad única para demodular paquetes, pueden visualizarse muchos parámetros esenciales, necesarios para evaluar el rendimiento del sistema, por ejemplo: indicador de intensidad de señal recibida (RSSI), relación portadora-interferencia-ruido (CINR), magnitud del error de vector (EVM) en función del símbolo, offset de frecuencia, perfil de retardo de multi-trayecto, identificadores de células y segmentos. La antena opcional “Direction Finding” (DF) permite a los ingenieros determinar las fuentes de interferencias de WiMAX, estaciones base clandestinas e incluso hackers. YellowFin™ dispone de un software opcional que permite a los usuarios realizar estudios que determinen la cobertura RSSI y CINR, realizar un análisis fiable, y hallar las superposiciones y puntos muertos de una red WiMAX.

Introducción al Wimax
WiMax está descrito por el WiMAX Forum como “una tecnología que permite la entrega de última milla de acceso inalámbrica de banda ancha como alternativa al cable y DSL”. WiMAX está diseñado para proporcionar servicios inalámbricos con mayor velocidad de transmisión de datos, más largo alcance y un uso más eficiente del ancho de banda. El espectro disponible para servicios de WiMAX es en principio la banda de 2,5 GHz en EE.UU. y en la banda 3,5 GHz en otros países. El analizador YellowFin ™ WiMAX trabaja entre los 2,0 y 5,9 GHz, lo que puede ser utilizado para medir y controlar de una red WiMAX de forma eficiente.
El WiMAX móvil o WiBRO (IEEE 802.16e) se basa en tecnología OFDMA. También soporta modulación Scalable OFDMA. El Prefijo Cíclico para WiMAX móvil es de 1 / 32, 1 / 16, 1 / 8 y 1 / 4 del símbolo. El prefijo cíclico es una repetición del final del símbolo al comienzo, lo que permite elegir el multipath antes de que los datos principales lleguen al receptor. WiMAX soporta canales con anchos de banda de 5 MHz, 7 MHz, 8, 5 MHz y 10 MHz y, opcionalmente, puede soportar canales con anchos de banda entre 1,25 MHz a 20 MHz. También soporta modulación adaptativa y codificación en canal ascendente y descendente con paquetes de tamaño variable. La escalabilidad del ancho de banda, la longitud variable del prefijo cíclico, y la modulación y codificación adaptable permitirá que WiMAX proporcione un mayor rendimiento que la mayoría de las tecnologías inalámbricas actuales. La aplicación de estas avanzadas tecnologías y el despliegue de redes WiMAX requieren una medición precisa del canal de respuesta, las interferencias, la frecuencia de reutilización y demás parámetros fundamentales.

Despliegue de redes WiMAX
Un estudio de la zona mide el fading debido al terreno, conocido también como fading a escala [2]. Este fading puede ser suprimido por el aumento de potencia de transmisión o por otras técnicas de diversidad. Después de realizar un estudio con el software correspondiente de YellowFin™, la cobertura de RF puede ser validada y la potencia de transmisión de la estación base puede ser verificada. Sin embargo, los sistemas de acceso inalámbricos también dependen de fading de pequeña escala tipo Rayleigh y Rician. Normalmente este fading es causado por el retraso en la propagación, que no solo distorsiona la señal recibida, sino que también causan interferencias inter-symbol [3]. Por lo que este fading tiene un impacto significativo en el rendimiento del sistema y se deben utilizar unas técnicas de procesamiento de señales específicas para mitigar estos efectos [3]. Por lo tanto, los efectos del fading a pequeña escala deben abordarse con éxito en el despliegue de redes WiMAX. Diferentes técnicas de demodulación pueden utilizarse para medir el impacto del fading a pequeña escala extrayendo los parámetros necesarios para la demodulación de los algoritmos de procesamiento de la señal. El analizador WiMAX BVS YellowFin demodula los preámbulos de las medidas RSSI, CINR, retardo de potencia multi-path, offset de la portadora de frecuencia, Id de celda, y los segmentos.
El proceso de demodulación muestra el impacto del fading de pequeña escala a través de la verificación de la potencia de transmisión de la estación base. Esta pérdida estará representada mediante la medida del RSSI y el nivel de interferencia estará medido por el CINR. Aunque la tecnología OFDM puede ser utilizada para suprimir con éxito la frecuencia selectiva de fading [3], estará sujeto a la interferencia inter-symbol si el retraso es superior a la longitud del prefijo cíclico. El retardo de potencia por multi-path (multi-trayecto) nos servirá de guía para conocer la longitud del prefijo cíclico necesaria. Para demodular correctamente los preámbulos, el analizador YellowFin aplica la compensación de frecuencia y tiempo de offset, una delicada calibración y otras complejas técnicas para minimizar el impacto debido al instrumento, tales como errores introducidos por los filtros no-ideales de RF. Debido a la utilización de un reloj TXCO de alta precisión, YellowFin puede realizar la medida de frecuencia necesaria con una exactitud inferior a 2 ppm. Por consiguiente, los datos de medida muestran el límite superior de rendimiento que un sistema de WiMAX móvil puede alcanzar.
Para desplegar una estación base, el ingeniero tiene que hacer un estudio del emplazamiento para verificar la calidad de la señal y la cantidad de interferencias en la frecuencia asignada. El RSSI mide la calidad total de la señal y el CINR muestra el nivel de la interferencia. Las interferencias pueden degradar el rendimiento del sistema considerablemente. El CINR es la relación entre la señal deseada y el ruido más interferencias. La portadora es la señal deseada, y la interferencia puede ser el ruido o interferencia de co-canal o ambos. Para que el receptor pueda ser capaz de descodificar la señal recibida, la señal debe estar en un valor aceptable de CINR. El CINR para los diferentes factores de frecuencia (1 o 3) también es evaluado. Para frecuencias reutilizadas de factor 3, el CINR es la estimación del CINR sobre las subportadoras moduladas del preámbulo; para frecuencias de factor 1, el CINR es la estimación de CINR a lo largo de todas las subportadoras del preámbulo [4]. El CINR se calcula utilizando un método similar al del EVM. El EVM representa la relación entre la magnitud del vector de error y la magnitud de la forma de onda de referencia. La señal del espectro y la medida del EVM pueden ser utilizadas para medir la calidad de la señal en los subcanales. Si hay otra estación base que utiliza la misma frecuencia en la zona, el analizador YellowFin puede localizar su ubicación con una antena DF basándose en la intensidad de la señal. Al utilizar el análisis del espectro, los ingenieros son capaces de identificar y eliminar posibles interferencias antes de la instalación de estaciones base WiMAX. El software de aplicación se muestra en las Figuras 2, 3 y 4.

Conclusiones
El analizador YellowFin WiMAX de Berkeley Varitronics proporciona un completo analizador de espectro y demodulador de paquetes WiMAX. El completo analizador de espectro permite a los ingenieros medir y estudiar las señales y las interferencias. El demodulador de paquetes les permite medir importantes parámetros referentes al rendimiento del sistema, como el RSSI, CINR, offsets de frecuencia, pérdidas de potencia por multipath, identificadores de celdas y segmentos, y muchas más. Por lo tanto, el analizador YellowFin WiMAX de BVS en una herramienta eficiente para el despliegue de redes WiMAX y la monitorización del rendimiento del sistema.

Referencias
[1]: J.Yu; RF Propagation Measurement and Validation For WiMAX Networks., RF GlobalNet; Feb.2007.
[2]: T.Rappaport; Wireless Communi-cations: 2nd Edition, Prentice Hall; 2001
[3]: B.Sklar; Digital Communications: Fundamentals and Applications, 2nd Edition, Prentice Hall; 2001.
[4]: IEEE Std 802.16e2005 and IEEE Std 802.162004/Cor 12005 (Amendment and Corrigendum to IEEE Std 802.162004); “IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operations in Licensed Bands and Corrigendum 1”; Feb.2006.

Autor:

Artículo cedido por INYCOM

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