Більшість систем BWA в діапазоні 2.4 Ггц працює на модуляції BPSK і QPSK з однією піднесучою (стандарт Ieee802.11b). Системи 2.4 Ггц стандарту IEEE 802.11g, що підтримують модуляцію QAM і OFDM з множиною піднесучих, в цілях зворотної сумісності з системами IEEE 802.11b на модуляціях BPSK і QPSK використовують сигнал з однією піднесучою. Cистеми з однією піднесучою для стійкої роботи вимагають дуже високого значення величини FadeMargin. Наприклад, для підтримки модуляції BPSK для будь-яких систем теоретично достатньо Snr=3db. Системи WIMAX здатні стійко працювати на даній модуляції при Snr=4 db (FadeMargin=1 db). Для системи з однією піднесучою модуляції BPSK (стандарт IEEE 802.11b/g) необхідний рівень SNR для умов LOS складає 19 db (fademargin 15 db). В умовах оптичної видимості (NearLOS, часткове перекриття зони Френеля) вимоги до SNR для BWA систем в 2.4 Ггц досягають 25-30 db (fademargin 20 db). Фактично вищі значення fademargin для систем 2.4 Ггц з однією піднесучою позбавляють ці системи всіх переваг використання нижчих частот. В результаті системи BWA 2.4 ГГЦ мають нижчі значення LinkBudget (на величину 15-25 db), що приводить до істотно нижчих дальностей зв'язку. Фактично там, де система BWA 2.4 Ггц здатна працювати на модуляції BPSK або QPSK в каналі шириною 20 Мгц з реальною швидкістю передачі даних до 3-4 Mbps і з максимальним радіусом обслуговування базової станції (без використання підсилювачів) до 8-10 км., система WIMAX здатна працювати на максимальній модуляції 64QAM3/4 в каналі шириною 10 МГЦ cо швидкістю передачі даних в 25 Mbps. Більш того, система WIMAX здатна підтримувати дану швидкість на дальності до 25 км.
Системи WIMAX фіксованого доступу мають ще одне дуже важливе технологічне нововедення, зв'язане із застосуванням OFDM радіосигналу, ніколи раніше до появи мереж WIMAX що не використалося. Мова йде про так звані технології sub-channelization, коли абонентські пристрої можуть використовувати для каналу зв'язки Uplink не всі доступні в каналі під несучі, а тільки деяку частину з них. Зокрема, мінімальна кількість піднесучих uplink каналу зв'язку складає одну шістнадцяту частину повного набору піднесучих. При застосуванні sub-channelization використовувана частина піднесучих забезпечує потрібну для абонента швидкість передачі даних UL висхідного каналу, вимоги за швидкістю до якої в типових застосуваннях зазвичай нижче чим для DL низхідного каналу. При цьому ширина UL каналу стає значно менше ширини каналу з повним набором піднесучих, що збільшує енергетику UL каналу максимально на 12 db.
Для підвищення дальності зв'язку необхідно підвищувати енергетику як з боку базової станції так і з боку абонента. Підвищення вихідної потужності базової станції не є серйозною проблемою, а ось збільшення вихідної потужності абонентського терміналу має обмеження. Тому застосування механізму sub-channelization, що підвищує енергетику абонентського терміналу, є одним з могутніх інструментів, що також дозволяють значно збільшувати дальність зв'язку систем WIMAX.
3.4 Вплив інтерференції на радіус комірки системи WiMax
На територіях з міською забудовою крім енергетичних параметрів системи при розрахунку покриття починають значно домінувати явища інтерференції, наявності зон Френеля та дифузійного розсіювання.
Тобто, у реальних системах окрім теплового шуму і внутрішнього шуму приймача присутня інтерференція. Тому SNR оцінюється як С/N+I, де C - потужність сигналу, N - потужність теплового шуму, I - потужність сигналу інтерференції. Вплив інтерференції приводить до деградації рівня чутливості приймача. Чим вище рівень інтерференції, тим на значнішу величину сигнал на вході приймача RSSL повинен перевищувати рівень чутливості для підтримки відповідної модуляції.
Значення показника Snr=с/n+i (зазвичай позначається коротко як C/i) постійно вимірюється в процесі роботи як на базовій станції, так і на кожному абонентському терміналі WIMAX, з метою динамічного призначення найбільш відповідної модуляції для кожного передаваного пакету даних. Цей вимірюваний показник позначається SINR (Signaltointerferenceplusnoiseratio) або CINR (Carriertointerferenceplusnoiseratio).
Експериментально встановлено, що якщо рівень інтерференції знаходиться нижчим за рівень теплового шуму ReceiverNoiseFloor на величину в 6 db, то ця інтерференція не робить впливу на приймач системи. Точніше, при I = No - 6 dbm рівень зниження (деградації) рівня чутливості приймача не перевищує 1 db.
Рівень теплового шуму з урахуванням внутрішнього шуму приймача складає N = 10log(kto)+ Nf = -136 db (W/mhz). Тому рівень інтерференції I в каналі шириною 10 Мгц, чутливості приймача, що не приводить до істотної деградації, рівний
I = -136 + 30 + 10 Log(10) - 6 = -102 dbm
У каналі шириною 5 Мгц рівень інтерференції, що не приводить до істотної деградації чутливості приймача, рівний -105 dbm.
При перевищенні рівня потужності інтерференції порогових величин деградація рівня чутливості збільшується більш ніж на 1 db і інтерференції може впливати на роботу системи. Ступінь негативного впливу залежить від типу сигналу інтерференції (перешкоди). При оцінці чутливості приймача як шум розглядається шум Гауса або “білий шум”. Реальний сигнал перешкоди по своїй структурі, природно, може відрізнятися від „білого шуму” і його вплив на роботу системи може бути як сильніший, так і слабкіший за вплив білого шуму. Так наприклад, вузькосмугова перешкода може взагалі не впливати на широкосмуговий сигнал OFDM. Точна теоретична оцінка впливу різних типів перешкод на роботу приймача системи є достатньо складним завданням. Більш менш точно оцінити взаємний вплив інтерференції можливо для однотипного устаткування при аналізі електромагнітної сумісності. На практиці для оцінки можливості роботи систем в умовах інтерференції різного типу зазвичай оперують граничними значення CINR.
WIMAX є системою з автоматичним регулюванням потужності Aтpc. На базових станціях задається максимально можливий рівень вхідного сигналу RSSL. Для 5 Ггц систем з шириною каналу 5 або 10 Мгц даний рівень зазвичай встановлюється рівним 65-70 dbm. При мінімально достатньому рівні сигналу на вході приймача RSSL в 65-70 dbm (близькому до рівня чутливості з урахуванням fademargin) і при відношенні сигнал/шум + інтерференція С/n+i >= 21 + 6 = 27 db на модуляції 64QAM3/4 досягається деградація рівня чутливості приймача не вище 1 db для BER = 10E-6. Таким чином, зміряне в процесі роботи WIMAX значення CINR >= 27 db при мінімально достатньому рівні RSSL гарантує, що інтерференції знаходиться нижчим за рівень теплового шуму приймача на величину не менше 6 db і незалежно від типу сигналу інтерференції практично не робить впливу на роботу системи.
При роботі в умовах сильної інтерференції або по інших причинах максимальний рівень вхідного сигналу на базовій станції може бути підвищений до 65-60 dbm. В цьому випадку, при підвищенні рівня сигналу на вході приймача, вимоги до рівня CINR для підтримки модуляції 64QAM3/4 декілька знижуються аж до мінімально необхідного рівня 21 db.
Тим самим, в умовах присутності інтерференції для підтримки, наприклад, модуляції 64QAM3/4 абсолютно недостатньо мати рівень сигналу RSSL, що перевищує рівень чутливості приймача для 64QAM3/4 на величину fademargin. Тобто, тільки за значенням рівня сигналу RSSL за наявності інтерференції неможливо визначити який тип модуляції може підтримуватися системою. Наприклад, рівень вхідного сигналу RSSL може бути рівним - 65 dbm, що в умовах відсутності інтерференції більш ніж достатньо для підтримки модуляції 64QAM3/4 при будь-якій ширині каналу. Проте за наявності інтерференції реально отримуваний CINR може бути менше величини 20 db, що не дозволяє підтримувати модуляцію 64QAM3/4 з рівнем помилок Ber=10e-6.
Якщо зміряне системою значення CINR перевищує значення 21 db, то це означає, що сигнал RSSL перевищує рівень порогової чутливості для 64QAM3/4. Якщо зміряне системою значення CINR перевищує значення 27db, то по колишньому сигнал RSSL перевищує рівень порогової чутливості для 64QAM3/4, але при цьому рівень інтерференції не перевищує допустимого рівня і не впливає на приймач системи.
Таким чином, для підтримки системою WIMAX найвищої символьної швидкості на модуляції 64QAM3/4 необхідно і достатньо, щоб відношення сигнал/шум + інтерференція CINR перевищувала значення 21-27 db на величину fademargin.
Тим самим, об'єктивним показником можливості підтримки тієї або іншої модуляції є вимірюване системою WIMAX відношення CINR. Саме по значеннях CINRсистема WIMAX встановлює робочу модуляцію сигналу, що забезпечує стійку роботу каналу зв'язку з рівнем бітової помилки не вище Ber=10e-6.
Зазвичай базову станцію WIMAX настроюють на роботу в умовах відсутності або низького рівня інтерференції, задаючи максимальний рівень потужності вхідного сигналу близькому до значення чутливості Rx плюс fademargin в 1-3 db, що для систем з шириною каналу 10 Мгц складає порядку -70 dbm. Cістема WIMAX за відсутності інтерференції здатна працювати на модуляції 64QAM3/4 при CINR >= 21 db. Запас по завмираннях fademargin для CINR зазвичай вибирається 1 db або для стабільнішої роботи 3 db. Поріг перемикання на нижчу модуляцію, наприклад, 64QAM2/3 також може складати 1 db. Верхній і нижній пороги перемикання модуляцій утворюють так званий гістерезис. Тим самим, система WIMAX може бути стандартно настроєна таким чином, що досягши Cinr=24 db включається модуляція 64QAM3/4, яка міняється на 64QAM2/3 при зниженні рівня CINR нижче 20 db. Якщо в процесі роботи системи Wimaх із стандартними налаштуваннями поточне вимірюване значення CINR рівне 27 db і вище, то це свідчить про те, що навіть якщо інтерференція і присутній, то її рівень не впливає на роботу системи на модуляції 64QAM3/4. Якщо вимірюваний рівень CINR менше 20 db при RSSL = -70 dbm, то це свідчить про наявність сильної інтерференції. В цьому випадку, якщо понизити рівень потужності інтерференції неможливо або важко, то на базовій станції може бути підвищений максимальний рівень вхідного сигналу до 65 і навіть 60 dbm. При цьому вимоги до CINR для 64QAM3/4 знижуються до 21 db і для стійкої роботи системи гістерезис підтримки модуляції 64QAM3/4 також має бути відповідним чином змінений.