ных поднесущих в парах символов не совпадают, становится возможным объединение полученных по ним отсчетов в единый вектор. Считая, что на протяжении интервала двух символов частотная характеристика канала изменяется незначительно, интерполяция проводится на основании данных этого вектора. При этом повышается точность аппроксимации в частотной области по сравнению с построением для одного символа, что повышает эффективность эквалайзера при наличии в канале частотно-селективных замираний. Более подробно эквалайзеры для зоны PUSC рассмотрены в п. 2.6.2.

2.3.2. Зона c PUSC в восходящем канале

Каждый слот в зоне PUSC в восходящем канале связи представляет собой совокупность трех последовательных OFDMA-символов во временной области и одного логического подканала в частотной, т. е. это прямоугольник на плоскости время–частота размером 24 поднесущих на три тактовых интервала. Это значит, что обработка сигнала в зоне PUSC в восходящем канале должна осуществляться по три символа.

В подкадре восходящего канала при количестве точек ОБПФ N = 1024 содержится такое же количество защитных поднесущих, как и в аналогичной зоне в нисходящем канале, а также центральная поднесущая. Однако 840 поднесущих, на которых ведется передача данных и битов ПСП, разбиваются не на физические кластеры, а на физические тайлы (―tile‖ — мозаичный элемент, термин стандарта IEEE 802.16e-2005, 2009). Тайл представляет собой совокупность из 12 поднесущих — четырех смежных поднесущих, взятых в трех последовательных OFDMA-символах. В отличие от нисходящего канала, в восходящем присутствует 35 логических подканалов по 6 тайлов в каждом.

Процедура формирования логических подканалов в зоне PUSC в восходящем канале на стороне приемника выглядит следующим образом. На первом этапе из восходящей части кадров WiMAX выделяются отсчеты, относящиеся к трем последовательным OFDMA-символам. Далее для перехода в частотную область осуществляется 1024-точечное БПФ, и из полученных последовательностей комплексных амплитуд поднесущих удаляются символы, соответствующие защитным поднесущим.

89

С помощью генератора, представленного на рис. 2.14, формируется ПСП и выполняется дерандомизация поднесущих. Инициализирующая последовательность сдвигающего регистра генератора ПСП в рассматриваемом случае (восходящий канал) формируется следующим образом:

битам b0…b4 присваиваются пять наименее значимых битов двоичного представления переменной IDcell;

битам b5, b6 присваивается значение 0b11;

битам b7…b10 присваивается значение, соответствующее четырем младшим битам в двоичном представлении номера текущего кадра.

После снятия ПСП из обрабатываемых последовательностей комплексных амплитуд удаляются отсчеты в частотной области, соответствующие центральной поднесущей. Полученные поднесущие группируются в физические тайлы.

Рис. 2.14. Генератор ПСП x11 + x9 + 1

Далее необходимо осуществлять коррекцию частотной характеристики восходящего канала с помощью эквалайзера, принципы работы и способы построения которого описаны ниже в п. 2.6.2. Для коррекции передаточной характеристики канала в обрабатываемых последовательностях выделяются комплексные амплитуды (сигнальные точки), соответствующие пилотным поднесущим. По завершении процедуры эквалайзинга эти точки удаляются из последовательностей, в них остаются только сигнальные точки, соответствующие информационным поднесущим.

Структура тайла в зоне PUSC представлена на рис. 2.15. Каждый тайл содержит четыре поднесущих, из них две могут быть пилотными. Заметим, что пилотные поднесущие присутствуют только в тайлах i-го и (i + 2)-го OFDMA-символов, тайл (i + 1)-го OFDMA-символа содержит только информационные поднесущие. На рис. 2.15 поднесущие показаны в порядке возрастания их порядкового номера слева направо.

90

i-й OFDMA-символ

(i + 1)-й OFDMA-символ

(i + 2)-й OFDMA-символ

Информационные поднесущие Пилотные поднесущие

Рис. 2.15. Структура тайла в зоне PUSC в восходящем канале

На следующем этапе физические тайлы перенумеровываются в логические. Типы поднесущих и вид перестановочных последовательностей для формирования логических подканалов в восходящем канале в зоне PUSC представлены в табл. 2.7. Номер физического тайла Tiles(s, n) как функция номера логического тайла n = 0, 1, …, 5 в подканале s = 0, 1, …, 34 определяется в соответствии с правилом:

Tiles(s, n) Nsubchn (Pt[(s n)mod Nsubch ] UL _ PermBase)mod Nsubch ,

(2.7)

где Nsubch = 35 — количество подканалов в символе восходящего канала, Pt(j) — j-й элемент последовательности Pt для перенумерации тайлов, UL_PermBase — переменная, определяемая MAC-уровнем.

Логические тайлы одного подканала, взятые на интервале трех OFDMA-символов, размещаются последовательно друг за другом в соответствии с нумерацией поднесущих, образуя слоты. Информационные поднесущие каждого слота нумеруются от самой малой частоты самого первого символа, к самой высокой частоте этого же символа, далее нумерация продолжается во втором символе и завершается в третьем. В результате каждый слот содержит 48 упорядоченных информационных поднесущих, каждой из которых ставится в соответствие сигнальная точка блока передаваемых данных по следующему правилу:

Subcarrier(n, s) = (n + 13s) mod Nsubch, (2.8)

где Subcarrier(n, s) — индекс поднесущей для n-й сигнальной точки в s-м подканале, n = 0, 1, …, 47 — номер размещаемой сигнальной точки.

91

Например, для подканала 1 (s = 1) первая сигнальная точка (n = 0) будет соответствовать поднесущей Subcarrier(0, 13) = 13. Указанная процедура перестановки не применяется при некоторых значениях параметра UIUC.

Таблица 2.7

Типы поднесущих и вид перестановочных последовательностей для формирования логических подканалов в восходящем канале в зоне

PUSC, N = 1024

Заключающим этапом рассматриваемой процедуры является циклический сдвиг сформированных слотов в частотной области. Эта операция не выполняется в некоторых зонах подкадра восходящего канала, а также в подканалах, для которых переменная MAC-уровня UIUC принимает определенные значения. Во всех остальных случаях должна быть выполнена следующая последовательность действий.

1. Подканалы, для которых выполняется перестановка, нумеруются, начиная с 0, формируется последовательность их номеров temp1_subchannel_number, размер которой может быть меньше количества

92

подканалов в OFDMA-символе. Последовательность номеров всех поднесущих до перестановки old_subchannel_number включает в себя индексы от

0до 34.

2.Определяется функция f перехода от старых номеров подканалов к новым:

temp1_subchannel_number = f(old_subchannel_number).

3.Первому интервалу, соответствующему длительности слота, присваивается значение Sidx = 0, с каждым следующим символом Sidx увеличивается на 1. В каждой зоне нумерация интервалов начинается с нуля.

4.Перестановка номеров логических подканалов определяется фор-

мулой

temp2_subchannel_number = (temp1_subchannel_number + 13Sidx) mod Nsubch. (2.9)

5. Номера участвовавших в перенумерации подканалов вычисляются следующим образом:

new_subchannel_number = f-1(temp2_subchannel_number), (2.10)

где f –1 — функция, обратная функции f, определенной в п. 2.

Результатом выполнения описанных выше процедур является 35 слотов, расположенных в нужной последовательности. Схематичное представление процедуры формирования логических подканалов в зоне PUSC в восходящем канале связи для сетей WiMAX IEEE 802.16e-2005, 2009 показано на рис. 2.16, структурная схема формирователя слотов представлена на рис. 2.17.

Заметим, что в подкадрах восходящего канала может применяться схема пространственного уплотнения абонентов MIMO-SDMA. При этом нескольким АС предоставляется возможность передавать данные, используя одни и те же ЧВР.

Алгоритм работы эквалайзера основывается на выделении в каждом физическом тайле пилотных отсчетов и интерполяции по ним частотной характеристики для данного тайла. Обратим внимание на то, что в отличие от зоны PUSC нисходящего канала в восходящем канале коррекция передаточной характеристики канала осуществляется только в пределах одного тайла не зависимо от значения пилотных поднесущих соседних тайлов.

93