WiMAX-järjestelmän suorituskyky häirinnän alaisena

Abstract

Maailmanlaajuinen elintason nousu ja teknologinen kehitys ovat synnyttäneet idean laajakaistayhteyden tarjoamisesta myös harvaanasutuille alueille. Tämä tarve on nostettu esille myös Suomessa valtioneuvoston laajakaistastrategiassa. IEEE 802.16 standardin mukainen WiMAX on tulevaisuuden langaton teknologia, joka mahdollistaa perustason laajakaistakäyttöön riittävät yhteysnopeudet taloudellisessa mielessä kohtuullisin investoinnein.

WiMAX on kehittyvä teknologia, jonka soveltuvuuden tutkiminen erilaisiin käyttötarkoituksiin on keskeistä. Tässä diplomityössä tutkitaan skenaarioiden avulla yhden IEEE 802.16-2004 mukaisen järjestelmän toimivuutta häirinnän alaisena suhteessa standardin asettamiin vaatimuksiin. Häirintätyypit on valittu perusteena niiden helppo toteutettavuus, jolloin ne vastaavat myös luonnollisessa ympäristössä usein esiintyviä häiriösignaaleja.

Järjestelmän suorituskyvyn havaittiin poikkeavan selvästi eri häiriötyypeillä ja näin voitiin erottaa selkeästi ominaisuuksia, joihin järjestelmäkehityksessä tulisi tulevaisuudessa panostaa. Lisäksi järjestelmän toiminnasta löydettiin joitakin perusteorian kannalta tarkasteltuna yllättäviä ominaisuuksia, esimerkiksi pilottialikantoaaltojen häirintäherkkyyksissä havaittiin lähes 10 desibelin eroja.

Kokonaisuudessaan työ pyrkii antamaan selkeän kuvan järjestelmän tämän hetkisestä suorituskyvystä niin häirinnänalaisena, mutta myös toiminta häiriöttömässä ympäristössä selviää mittaustulosten analyysistä. Jotkin häirintätavat heikentävät järjestelmän toimintakykyä nopeasti, joten käyttöönottopäätöksen tekemiseksi tarvitaan etukäteistietoa mahdollisesti esiintyvistä häirintämuodoista.

Worldwide techno-economical development has brought up an idea of offering wideband connections also to suburban and even rural areas. In Finland this has been conceptualised as national wideband strategy (Laajakaistastrategia). IEEE 802.16 WiMAX is a future technology which could provide users in rural areas with adequate connection speeds for basic wideband use with reasonable financial investments.

Being a developing technology, the research that focuses on studying the suitability of WiMAX in different operating environments is of great importance. In this thesis, a IEEE 802.16-2004 based system under jamming is evaluated in terms of the requirements set by the standard. The selection of the used jamming forms is justified by the easiness of generation, so that they could also exist in a natural environment.

The performance of the system was found out to greatly differ with the use of different jamming signals, allowing central areas to be identified, where system development should be focused on. In addition, from the basic theory point of view, rather surprising results where also found as some of the pilot subcarriers needed almost 10 dB less jamming power than others to cause the same portion of errors.

The work should give a clear picture of how the studied WiMAX system performs as well under jamming as without the presence of jamming. The results show that some forms of interference degrade the performance of the system rapidly, thus the form of incoming jamming should be known and considered before deploying the system.