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Redes WiMAX – Aspectos de Arquitetura e Planejamento

2.1.3. Sistema de Antenas Adaptativas (AAS)

O AAS (Adaptative Antenna System) é apresentado na especificação do IEEE 802.16 para descrever as técnicas de conformação de feixe (beam-forming) nas quais um array de antenas é usado na estação rádio-base (BS) com o objetivo de aumentar o ganho na direção do usuário (SS) desejado, e anular – ou minimizar ao máximo – interferência de, e para, outras SSs bem como outras fontes e destinos de interferência. As técnicas AAS são usadas para possibilitar SDMA (Spatial Division Multiple Access), de forma que múltiplas SSs, separadas no espaço, podem transmitir e receber no mesmo subcanal, ao mesmo tempo. Pelo uso de conformação de feixe, a BS tem a habilidade de direcionar o sinal desejado para as diferentes SSs, bem como distinguir entre os sinais oriundos das diferentes SSs, ainda que estejam operando nos mesmos subcanais. [5]

Em linhas gerais, os sistemas de antenas adaptativas ajustam-se de forma a atender determinado critério de desempenho pré-estabelecido, como a maximização da relação S/(I+N). Há três categorias para os sistemas AAS [9]:

 ▪ Troca de feixes (Switched Beam): Várias antenas estão disponíveis para transmissão e recepção, em cada setor do hub servidor. Os apontamentos das antenas e diagrama de cada uma são fixos (o que é um limitante da técnica), de forma que é um esquema semelhante à diversidade já conhecida (de duas antenas). A cada momento, é escolhido o melhor feixe de comunicação com o terminal;

 ▪ Direcionamento de feixe (Beam Steering): Aponta o máximo ganho da antena do setor em direção ao terminal do usuário, maximizando S/(I+N). Pode ser usado em terminais móveis ou fixos e é de complexidade intermediária entre a técnica de troca de feixes e a próxima técnica, de combinação;

 ▪ Combinação para ótima relação S/(I+N): Sistema de re-alimentação (feedback), pelo qual é verificado se a saída casa com um sinal de referência, onde tenta-se extrair qualquer ruído ou interferência. É o esquema de mais complexa implementação (ajustes de parâmetros de filtragem).

2.1.4. Modulação Adaptativa

A capacidade de alterar dinamicamente entre os vários esquemas de modulação definidos pelo padrão, é uma das mais interessantes características da camada física do 802.16. Basicamente, a definição da modulação a ser adotada é realizada pelo requisito de taxa de transferência do usuário e pela relação sinal-ruído do enlace. Condições de propagação severas ou enlaces muito longos, requerem esquema de modulação de menos níveis, mais robusto, portanto. Nesse caso, em detrimento de taxa de transmissão, é garantida uma comunicação estável a taxas mais baixas. Esquema BPSK ou QPSK é típico.

Quando altas taxas são necessárias e as condições de propagação são favoráveis, usualmente enlaces de curta a média distâncias, esquemas de modulação de alta eficiência espectral são empregados, para garantir taxas elevadas de transmissão. Nessas circunstâncias, modulações 16-QAM e 64-QAM são empregadas. A modulação 64-QAM pode suportar taxas de pico de 28 Mbps sobre um canal de 6 MHz [5].

A chave na modulação adaptativa é que ela aumenta a faixa na qual uma modulação de mais alta ordem pode atuar, uma vez que é feita adaptação conforme distância e condições de desvanecimento (particularmente crítico em ambientes NLOS), ao invés de – como nos sistemas tradicionais – manter um esquema de modulação fixo, eficiente para as piores condições (porém, lento). A Figura 2 apresenta o conceito, por diagrama simplificado. Os valores de SNR (relação sinal-ruído) são de referência [10].

Figura 2 – Raios de célula relativos, conforme esquema de modulação