Prototipado de un sistema WiMAX MIMO 2X2 (I)

Este proyecto surgió como respuesta al creciente interés que se ha generado en el mundo de las telecomunicaciones alrededor de las comunicaciones inalámbricas de alta capacidad, las técnicas de diversidad MIMO (Múltiples Entradas Múltiples Salidas) y las plataformas de desarrollo basadas en FPGA (Matrices de Puertas Programables). El desarrollo de las comunicaciones inalámbricas de alta capacidad se ha producido, principalmente y según la cobertura de las redes, debido a la evolución de la familia de estándares IEEE 802.11 (Wi-Fi, es decir, Fidelidad Inalámbrica) y los sistemas HSDPA (Acceso Descendente de Paquetes a Alta Velocidad) introducidos por el 3GPP (Proyecto Conjunto de Tercera Generación). Sin embargo, la incipiente revolución en estas comunicaciones de alta capacidad viene dada por la existencia de dos familias de estándares inalámbricos diseñados para tal fin: IEEE 802.16e-2005 (WiMAX Móvil, donde WiMAX significa Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) e IEEE 802.20 (Mobile-Fi, es decir, Fidelidad Móvil). Ambos cuentan con características similares, si bien WiMAX Móvil posee la ventaja de una mayor experiencia en el mercado y apoyo de la industria. Las técnicas MIMO proporcionan una gran mejora en el canal de comunicación, esto es, incremento del radio de la celda y mayor capacidad. Por esta razón, cada vez juega un papel más importante en los últimos estándares de comunicación inalámbricos (IEEE 802.11n, IEEE 802.16e-2005, etc.) siendo unas técnicas fundamentales en los proyectados a futuro. Las plataformas de desarrollo basadas en FPGA han experimentado una gran evolución en los últimos años gracias la mejora de la velocidad de proceso y capacidad de almacenamiento de dichas FPGA. Estos factores, unido a la posibilidad de reprogramación y a la existencia de entornos de desarrollo cada vez más sencillos y flexibles, han permitido su incursión en campos de aplicación típicos de los ASIC (Circuitos Integrados para Aplicaciones Específicas). Este proyecto cuenta con el objetivo principal de aunar los tres puntos anteriores: comunicaciones inalámbricas de alta capacidad, técnicas MIMO y desarrollo sobre FPGA. Para ello, se ha diseñado un receptor para el estándar IEEE 802.16d-2004 (WiMAX Fijo) utilizando MIMO 2x2, OFDM (Multiplexado por División en Frecuencias Ortogonales) en la capa física y BPSK (Modulación Binaria por Salto de Fase) para la modulación de datos. El desarrollo de dicho receptor se ha realizado empleando una plataforma de desarrollo sobre FPGA basada en Simulink®, la cual proporciona un alto nivel de abstracción en el diseño de los modelos. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------This project arose in response to the growing interest generated in the telecommunications industry around high-capacity wireless communications, MIMO (Multiple Input Multiple Output) diversity techniques and development platforms based on FPGA (Field Programmable Gate Array). The development of high-capacity wireless communications has occurred, mainly and depending on networks coverage, due to the evolution of the family of standards IEEE 802.11 (Wi-Fi, i.e., Wireless Fidelity) and HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) systems introduced by the 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Nevertheless, the incipient revolution in these high-capacity communications comes from the existence of two families of wireless standards designed for such purpose: IEEE 802.16e-2005 (Mobile WIMAX, where WIMAX stands for Worldwide Interoperability for Microwave Access) and IEEE 802.20 (Mobile-Fi, that is, Mobile Fidelity). Both standards have similar features, although Mobile WIMAX has the advantage of greater market experience and industry support. MIMO techniques provide a great improvement in the communication channel, that is to say, an increase in cell radius and capacity. For this reason, they play a more and more important role in the latest wireless communications standards (IEEE 802.11n, IEEE 802.16e-2005), being key techniques for future projected standards to come. Development platforms based on FPGA have in recent years due to improvements in process and storage capacities of the FPGA. These factors, coupled with the possibility of reprogramming and the appearance of ever simpler and more flexible development environments have allowed FPGA their incursion in application fields typical of ASIC (Application Specific Integrated Circuit). This project has the main objective of joining the above three points: high-capacity wireless communications, MIMO techniques and development on FPGA. With such aim, a receiver has been designed for IEEE 802.16d-2004 standard (Fixed WiMAX), using 2x2 MIMO, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) in the physical layer and BPSK (Binary Phase Shift Keying) for data modulation. This receiver has been developed using a development platform on FPGA based in Simulink®, which provides a high level of abstraction in model designing.Ingeniería de Telecomunicació