Физический уровень.
В основе стандарта мобильного WiMAX IEEE 802.16e лежит технология ОЧРД (OFDMA – OFDM Access), что предоставляет возможность выделять отдельным базовым и абонентским станциям не весь, а часть канального ресурса в соответствующей полосе рабочих частот. Полный канальный ресурс (множество поднесущих частот) может быть разделен между несколькими соседними базовыми станциями, что позволяет организовывать мягкий хэндовер при перемещении абонентов от одной базовой станции к другой. По этой причине стандарт 802.16е часто называют мобильным WiMAX. На рис. 1.1 показаны различные процессы и функциональные этапы обработки информационных сигналов на физическом уровне.
Рис. 1.1. Функциональные этапы обработки сигналов на физическом уровне.
Структура кадра мобильного WiMAX приведена на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Разделение канального ресурса при временном дуплексе. В стандарте 802.16е число поднесущих меняется с изменением рабочей полосы. Это позволяет сохранить, постоянным разнос частот между поднесущими и активную длину символа. Согласно спецификациям в 802.16е определены полосы в 1,25; 5; 10 и 20 МГц. (табл. 1.3). Поэтому технологию ОЧРД, используемую в 802.16е, называют SOFDMA (Scalable OFDMA) – масштабируемое ОЧРД (МОЧРД). Таблица1.3.
Частичное использование канального ресурса может быть организовано различным образом. В варианте FUSC (Full Usage of Subcarriers) для создания отдельных подканалов используют весь канальный ресурс. Один подканал состоит из 48 поднесущих, используемых для передачи данных, дополнительного числа пилотных поднесущих и защитных поднесущих, расположенных по краям частотного канала. Варианты распределения поднесущих для передачи данных и пилотных сигналов приведены в табл. 1.4 и проиллюстрированы рис.1.3. Распределение поднесущих для передачи данных и пилотных сообщений показано на рис. 1.4. Поднесущие, формирующие один канал, могут, но необязательно быть смежными.
Таблица 1.4.
Рис. 1.3. Схема размещения поднесущих в режиме FUSC.
Рис. 1.4. Распределение поднесущих частот. При PUSC (Partial Usage of Subcarriers) минимальной канальной единицей в направлении вниз является кластер. Каждый кластер образуют 14 расположенных рядом поднесущих. Формально один кластер всегда составлен из 2-х последовательных ОЧР символов, т.е. из 28 поднесущих, где на 24 передают данные, а на 4 – пилотные сигналы (рис.1.5). Как и при FUSC, слева и справа по краям частотного находятся защитные поднесущие. Распределение поднесущих при PUSC поясняет табл. 1.5. Один подканал состоит из двух кластеров (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Структура кластера при PUSC.
Таблица 1.5.
В направлении вверх при PUSC минимальной единицей канального ресурса является элемент – тайл (tile). Каждый тайл составлен из 4 поднесущих длительностью 3 ОЧР символа (рис. 1.6). На 8 поднесущих внутри элемента передают данные, 4 поднесущие используют для передачи пилотных сигналов.
Поднесущие
Рис. 1.6. Организация тайлов в направлении вверх. Далее производиться разбивка на подканалы; при передаче вверх 6 тайлов образуют один подканал. Профили пакетов (burst) зависят от вида модуляции и схемы избыточного кодирования.
|
Данные информацию на физическом уровне передают в виде непрерывной последовательности кадров. Каждый кадр имеет фиксированную длину (2 (2,5) … 20 мс), поэтому его информационная емкость зависит от символьной скорости и метода модуляции. Кадр состоит из преамбулы, управляющей секции и последовательности пакетов с данными. Сети IEEE 802.16 дуплексные. Возможно как частотное FDD, так и временное TDD разделение восходящего и нисходящего каналов. При временном дуплексе каналов кадр делят на нисходящий и восходящий субкадры (их соотношение может гибко менять в процессе работы в зависимости от потребностей полосы пропускания для восходящих и нисходящих каналов), разделенные специальным защитным интервалом.
