25.2.2. Режим ofdmа и sofdmа
Режим множественного доступа OFDMА (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) аналогичен OFDM с точки зрения формирования модуляционных символов. Используется тот же метод, что и рассмотренный выше опционально используемый субканальный режим в OFDM на 16 подканалов. Ширина физического канала не нормируется (в стандарте говорится не менее 1 МГц). В OFDMА число поднесущих значительно больше, чем в OFDM – 2048. В результате число число подканалов становится достаточным для организации работы сети. Метод формирования символов в каждом подканале, включающий скремблировании, кодирование, перемежение и модуляцию приведен в следующем подразделе. Режим OFDMA, обеспечивающий масштабируемость, получил название масштабируемого OFDMA (SOFDMA). SOFDMA позволяет выбрать число поднесущих из следующего набора: 2048, 1024, 512 и 128. Для мобильного WiMAX обязательными являются 1024 и 512 поднесущих, причём ширина полосы пропускания канала соответственно 10 МГц и 5 МГц. Режим с 256 поднесущими отсутствует, так как OFDMA становится аналогичным субканальному режиму в OFDM.
25.2.3. Канальное кодирование
На рис. 25.1 приведена схема стадий канального кодирования на физическом уровне в OFDM и OFDMA.
Рис. 25.1. Схема стадий канального кодирования в OFDM и OFDMA
Канальное кодирование на физическом уровне кодирование данных включает скремблирование, помехоустойчивое кодирование, перемежение и модуляцию.
Входной поток данных скремблируется, то есть умножается на псевдослучайную последовательность. Скремблер (блок 1) исключает длинные серии символов 1 и 0, что улучшает работу синхронизации. Кроме того, скремблер выполняет функцию шифрующего устройства. Схемы скремблирования в OFDM и OFDMA практически идентичны. Блок 2 осуществляет помехоустойчивое кодирование потока данных. Применяются несколько типов кодов, среди которых обязательным стандартом для OFDM является каскадный код с внешним кодом Рида-Соломона и внутренним свёрточным кодом. Для OFDMA обязательным являются только свёрточные коды. Блок 3 осуществляет перемежение для преобразования блоков данных в последовательность, обеспечивающую возможность исправлять с помощью кодера одиночные ошибки. Схемы скремблирования в OFDM и OFDMA практически идентичны. Блок 4 осуществляет модуляцию – QAM-16, QAM-64, QPSK, BPSK. В OFDM все они являются обязательными. Для OFDMA обязательными являются QAM-16 и QPSK со скоростями кодирования ½ и ¾. Квадратурная амплитудная модуляция QAM-64 является опцией. Аналогично мобильным сетям WiMAX предусматривает канальную адаптацию, т.е. в зависимости от качества канала используется соответствующая модуляция и схема кодирования. Оценку качества канала в WiMAX выполняют пилотные поднесущие режима OFDM, как было отмечено выше. Функция канальной адаптации выполняется на MAC-уровне. WiMAX осуществляет выбор модуляции и схемы кодирования MCS (Modulation and Coding Scheme).
25.3. MAC-уровень WiMАХ
Структура MAC-уровня стандартов WiMАХ подразделяется на три подуровня: подуровень преобразования сервиса CS (Convergence Sublayer), основной подуровень CPS (Common Part Sublayer) и подуровень безопасности (Security Sublayer). На уровне CS производится трансформация потоков данных протоколов верхних уровней (IP, Ethernet и др.) для передачи через WiMАХ.
Подуровень CPS выполняет следующие функции:
распределение полосы пропускания;
установление соединения;
поддержка соединения между двумя сторонами.
Подуровень безопасности выполняет между базовой станцией и абонентской станцией функции аутентификации, обмена секретными ключами, шифрования и контроль целостности.