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Redes WiMAX – Aspectos de Arquitetura e Planejamento

2. ASPECTOS SISTÊMICOS

Nesta Seção, são apresentados conceitos relacionados às tecnologias abordadas e, ao final, aspectos sistêmicos da tecnologia WiMAX são abordados.

2.1. Aspectos das Tecnologias Abordadas

2.1.1. Banda Larga

Do ponto de vista da taxa de transmissão, não há uma definição precisa e definitiva a respeito de banda larga. Na literatura técnica, encontra-se, por exemplo, o termo “banda larga” empregado para caracterizar sistemas de comunicação com taxas nominais superiores a 56 kbps ou 128 kbps; porém, segundo a ITU, taxas de transmissão são consideradas como banda larga apenas para velocidades superiores a 2 Mbps.

Sob o aspecto do estudo e modelamento da rádio-propagação, a introdução de sistemas sem fio operando em banda larga traz novos desafios. Até o advento das comunicações sem fio banda larga, os sistemas, ditos banda estreita (ou faixa estreita), eram bem caracterizados pela atenuação mediana do nível de sinal calculada para a freqüência central (ou para a maior freqüência, sem muita alteração nos resultados) e por uma estatística que representasse a característica de desvanecimento do sinal (desvio padrão da atenuação mediana é dos parâmetros fundamentais), importante na determinação da margem do sistema. Em sistemas banda larga, essa caracterização não é suficiente. Devido aos distintos efeitos de propagação presentes nos extremos da faixa e pelo fato de se considerar potenciais problemas antes inexistentes, como interferência inter-simbólica (ISI – Inter-Symbol Interference) e deslocamentos em freqüência por efeito Doppler (em sistemas móveis), é necessário o conhecimento da função de transferência do canal.

Há na literatura algumas formas distintas de se classificar um canal de rádio-propagação como sendo banda larga. Uma definição possível é: canais nos quais a faixa (range) de freqüências é maior que 0,1% do valor da freqüência central. Entretanto, definição mais razoável é aquela segundo a qual um canal é considerado banda larga se sua banda excede a banda de coerência do canal, definida por B_c @ 1/(50s_t),  para função de correlação entre freqüências acima de 0,9 (s_t é o espalhamento temporal rms do sinal) [8].

Modelos que descrevem o canal banda larga em variados níveis de detalhe, mas idealmente incluindo o perfil de retardos – conhecido como assinatura temporal do canal – e a correspondente assinatura em freqüência (tomando a transformada de Fourier do perfil de retardos), são conhecidos por modelos de canal (channel models). Uma descrição detalhada sobre o tema é encontrada em [7].

2.1.2. OFDM

A seguir é apresentado um sumário da tecnologia OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) e como suas características a tornam um dos mais importantes atrativos de sistemas IEEE 802.16. [5]
OFDM não é uma técnica nova; o Bell Labs o patenteou originalmente em 1970, sendo a tecnologia então incorporada a vários sistemas DSL (Digital Subscriber Line), assim como no padrão de WLAN IEEE 802.11a.
O OFDM é baseado em um processo matemático denominado FFT (Fast Fourier Transform), que permite que vários canais sobreponham grande parte de sua energia sem perder suas características individuais (ortogonalidade), ou seja, sem interferirem entre si. A técnica é especialmente popular em aplicações de sistemas sem fio, devido à sua resistência a interferência e degradação. De fato, o OFDM permite que sistemas 802.16 operem com os grandes espalhamentos temporais (delay spread) de sinal, típicos dos ambientes NLOS onde se espera que tais sistemas sejam implementados. Pelo fato de o OFDM ser composto de múltiplas portadoras de faixa estreita (baixa taxa de transmissão, longo período), desvanecimento seletivo está localizado em um subconjunto de portadoras, fácil de equalizar. Interferência inter-simbólica é reduzida significativamente, pois a taxa completa de transmissão (em portadora simples) é quebrada em taxas menores, com símbolos de maior duração.
A Figura 1 apresenta uma comparação simples, que ilustra o conceito [10].
 

Figura 1 – Portadora simples e OFDM