Analysis and simulation of WiMAX (802.16-2004) communication system in different configurations and operating conditions, using MATLAB SIMULINK application.

Esta dissertação apresenta o desempenho da camada física de um sistema de comunicação sem fio baseado no padrão IEEE 802.16-2004 (WiMAX-fixo), em diferentes configurações e condições de operação. Para este propósito, foi elaborado um simulador da camada física WirelessMAN-OFDM implementado com o uso do aplicativo MATLAB® (versão R2008b) e de sua extensão SIMULINK®. Foram modeladas sete formas distintas para o canal de propagação, associando três tipos básicos de canal (sem desvanecimento, com desvanecimento seletivo e não seletivo em freqüência), duas configurações de mobilidade (sem mobilidade e mobilidade parcial) e duas condições para o ambiente de propagação (externo e interno). A propagação com desvanecimentos causados por multi-percursos empregou as especificações do ITU (International Telecommunications Union), fornecendo uma representação satisfatória de ambientes urbanos macro-celulares e possibilitando a comparação com outros sistemas de comunicação sem fio. Por meio da análise comparativa da taxa de erro de bit e da taxa de transferência efetiva de dados, estudou-se o desempenho dos esquemas de codificação e modulação especificados e a ação do controle adaptativo. O comportamento do WiMAX-fixo quando sujeito a perdas de propagação por multi-percursos e a condições de utilização caracterizadas por aplicações fixas e, adicionalmente, para aplicações parcialmente móveis, foi também avaliado. Assim, essa pesquisa permitiu uma visão complementar do padrão o que possibilitou a determinação de valores customizados para os níveis de SNR empregados no controle adaptativo, além da determinação das capacidades obteníveis nas condições de mobilidade parcial.This thesis presents the physical layer performance of a wireless communications system based on the IEEE 802.16-2004 standard (fixed-WiMAX), in different configurations and operation conditions. For this purpose, a simulator of WirelessMAN-OFDM physical layer was designed and implemented using MATLAB® application (version R2008b) and its extension SIMULINK®. Seven different profiles for the propagation channel have been modeled, involving three basic types of channel (without fading, frequency-flat fading and frequency selective-fading), two mobility settings (without mobility and partial mobility) and two propagation environment conditions (outdoor and indoor). ITU (International Telecommunications Union) specifications were used for multipath fading propagation, providing a satisfactory representation of urban macro-cellular environments and allowing comparison with other wireless communication systems. Through comparative analysis of bit error rate and throughput, the performance of the specified modulation and coding schemes and the action of adaptive control were evaluated. The behavior of the fixed-WiMAX when subjected to a propagation environment with multipath fading and utilization conditions characterized by stationary applications and by partially mobile applications was also exploited. This research allowed a complementary vision of the standard which enabled the determination of customized values for the SNR levels employed in adaptive control, and furthermore the determination of the obtainable capacity under conditions of partial mobility