Geniş bant kablosuz iletişimin zorluğu, radyo spektrumu kaynaklarının kıtlığından kaynaklanmaktadır. Dünyanın her yerindeki düzenleyici kurumlar ticari kullanıma yalnızca sınırlı miktarda spektrum ayırmıştır. Giderek artan sayıda kullanıcıya ve teklife uyum sağlama ihtiyacı
Sınırlı bir spektrum kullanan
bant genişliği açısından zengin uygulamalar, sistem tasarımcısını sürekli olarak spektrumu daha verimli kullanan çözümler aramaya zorlar. Spektral verimlilik hususları, geniş bant kablosuz sistem tasarımının birçok yönünü etkiler.
Sistem çapında daha yüksek spektral verimlilik elde etmek için kullanılan en temel araç, hücresel mimari kavramıdır; bu sayede geniş bir coğrafi alanı kapsamak için tek bir yüksek güçlü verici kullanmak yerine, her biri daha küçük bir alanı kapsayan birkaç düşük güçlü verici kullanılır. Hücre adı verilen kullanılmaktadır. Hücreler genellikle yönlü antenler kullanılarak birkaç sektöre bölünür. Tipik olarak, küçük bir hücre veya sektör grubu bir küme oluşturur ve mevcut frekans spektrumu, bir kümedeki hücreler veya sektörler arasında bölünür ve birbirlerine müdahaleyi en aza indirecek şekilde akıllıca tahsis edilir.
Bir küme içindeki frekans tahsis modeli daha sonra istenen hizmet alanı boyunca tekrarlanır ve frekansın yeniden kullanımı olarak adlandırılır. Daha yüksek kapasite ve spektral verimlilik için frekansın yeniden kullanımı en üst düzeye çıkarılmalıdır. Ancak yeniden kullanımın artması, daha büyük bir girişim potansiyeline yol açar. Bu nedenle, daha sıkı bir yeniden kullanımı kolaylaştırmak için zorluk, daha düşük sinyal-parazit artı gürültü oranı (SINR) koşullarında çalışabilen iletim ve alım şemaları tasarlamak veya parazitle başa çıkmak için etkili yöntemler uygulamaktır.
Parazitle başa çıkmanın etkili bir yolu, çoklu anten işlemeyi kullanmaktır. Hücresel mimariyi kullanmanın ve frekansın yeniden kullanımını maksimuma çıkarmanın ötesinde, sistemin spektral verimliliğini ve dolayısıyla kapasitesini maksimuma çıkarmak için birkaç başka sinyal işleme tekniği kullanılabilir. Bu tekniklerin birçoğu kapasiteyi en üst düzeye çıkarmak için kanal bilgisinden yararlanır.
Örneği Kontrol Edelim.
Uyarlanabilir modülasyon ve kodlama: Buradaki fikir, mevcut SINR koşullarına göre kullanıcı başına ve/veya paket bazında modülasyon ve kodlama oranını değiştirmektir. SINR tarafından desteklenebilecek en yüksek düzeyde modülasyon ve kodlama hızı kullanılarak kullanıcı veri hızları ve dolayısıyla kapasite en üst düzeye çıkarılabilir. Uyarlanabilir modülasyon ve kodlama, WiMAX standardının bir parçasıdır.
Uzaysal çoğullama:
Uzaysal çoğullamanın arkasındaki fikir, birden fazla bağımsız akışın birden fazla anten üzerinden paralel olarak iletilebilmesi ve uygun sinyal işleme yoluyla birden fazla alma zinciri kullanılarak alıcıda ayrılabilmesidir. Bu, saçılma açısından zengin bir ortamda olduğu gibi, çeşitli antenler tarafından görülen çok yollu kanalların yeterince ilişkisiz olduğu sürece yapılabilir.
Uzaysal çoğullama, kullanılan anten sayısıyla orantılı veri hızı ve kapasite kazanımları sağlar. Bu ve diğer çoklu anten teknikleri diğer bölümde ele alınmaktadır.
Etkili çoklu erişim teknikleri: Her kullanıcının spektrumu mümkün olduğunca verimli kullanmasını sağlamanın yanı sıra, kaynakların birden fazla kullanıcı arasında verimli bir şekilde paylaşılması için etkili yöntemler tasarlanmalıdır. Bu, sistemin MAC katmanında ele alınan zorluktur. Kaynak tahsisi sürecinde kanal kalitesi bilgilerinin birleştirilmesiyle spektrum kullanımında daha fazla verimlilik elde edilebilir. MAC katmanı teknikleri diğer bölümde daha ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.
Kapasite ve spektral verimliliğin yeterli kapsama sağlama ihtiyacından ayrılamayacağı vurgulanmalıdır. Yalnızca yüksek spektral verimlilik veya kapasiteyle ilgileniliyorsa, bunu başarmanın açık bir yolu hücre yarıçapını azaltmak veya birim alan başına daha fazla baz istasyonu paketlemek olabilir.
Açıkçası bu, kapasiteyi artırmanın pahalı bir yoludur. Bu nedenle, kapsama alanı kavramını da içerecek şekilde spektral verimliliğe daha geniş bir şekilde bakmak önemlidir. Geniş bant kablosuz sistem tasarımındaki en büyük zorluk, makul bir maliyetle iyi kalite ve güvenilirlik sunan kapasite ve kapsama alanı arasında doğru dengeyi sağlamaktır.