29. Системы WiMax. Показатели назначения. Принцип каналооборазования с помощью ортогональных поднесущих.
Мобильная система WiMax для обеспечения передачи по радиоканалу широкополосн. услуг (высококачественаня речь, ТВ, мультимедийные услуги, интернет), обмена данными на высокой скорости.
Mobile WiMax – система беспроводн. связи, которая позволяет провести конвергенцию мобильной широкополосной и стационарной сетей.
В системе для радиоинтерфейса принят многостанционный доступ с частотным разделением каналов. он даёт хорошие показатели качества в условиях многолучевого распространения и плохой видимости.
Характеристики:
Высокая скорость передачи данных: теоретически по каналу вниз до 63 Мбит/с, по каналу вверх – до 28 Мбит/с (за счёт использования системы антенн, гибкими схемами каналообразования, усоверш. видами кодирования и модуляции)
Высокие показатели кач-ва обслуживания (за счёт применения методов Diff Serv, кот применяется для поддержки служб с различными требованиями качества обслуживания)
Наращиваемость (технология предусматривает возможность наращивания каналов от 1,25 МГц до 20 МГц,используя при этом метод наращиваемой частоты SOFDMA- разделение на ортогональные частоты, что позволяет адаптировать сис-му с учётом конкретных экономических и географических особенностей)
Безопасность (применяются усовершенствованные стандарты шифрования, аутентификации, защиты информации при хэндоверах, применяемые ср-ва являются лучшими в классе мобильной связи)
Мобильность (разраб. методы передачи соединения обеспечивают макс. задержку менее 50 мс, что гарантирует работу большинства IP приложений в реальном времени)
Гибкие схемы управления гарантируют безопасность во время передачи соединения
В системах WiMax используются ортогон. част. разделение каналов (OFDM). методика, которая подразделяет общую част. полосу на множество поднесущих. В этой системе вх. поток данных разделяется на несколько паралельных подпотоков с уменьшенной скоростью передачи символов в каждом из них. Уменьшение скорости передачи символа повышает помехозащищённость, а соответственно и качество передачи информации. Каждый подпоток модулируется и передаётся на отдельной несущей частоте. Единица информации передаваемая на одной поднесущей называется символом.
Для n потоков применяется квадратурная модуляция для каждого
общее сообщение – это сумма сообщений по всем подпотокам
сообщение сходно с рядом Фурье, отлич. только конечностью (N – конкретное число)
На приёмном конце выполняются обратное преобразование Фурье.
При передаче в каждый канал вводится циклический префикс (ЦП), он создает временную паузу между передачей отдельных символов. Она должна быть больше, чем время распространения сигнала в результате многолучевого распространения, что позволяет бороться с межсимвольной интерференцией. Данные передаются порциями. ЦП на приёмной стороне игнорируется, важны только данные.
30. Структура канала в WiMAX. Основные показатели. Виды поднесущих и их организация.
Структура подканалов
Подканал содержит 3 вида поднесущих частот
1.Поднесущие информационные частоты для передачи данных
2.Поднесущие частоты для передачи пилот-сигналов
3.Нулевые поднесущие, использующиеся для защиты непрерывных интервалов частот.
Информационные поднесущие и пилот-сигналы называются еще активными поднесущими частотати и образуют подканал.
В общем случае поднесущие, образующие канал, могут быть несмежными. Основная нагрузка и сигналы управления передаются в подканале.
Количество пилот сигналов и их распределение зависит от способа организации подканала и направления потока.
При формировании подканалов используется следующий способ каналообразования:
1.Каналообразование с полным использованием поднесущих (FUSC)
2.С частотным использованием поднесущих (PUSC)
3. Смежные перестановки (АМС)
Частичное использование поднесущих означает, что из всего набора несущих используется только часть, вся мощность концентрируется в более узкой полосе, что дает дополнительные запас, особенно при борьбе с замираниями сигналов. При каналообразовании от передвижной станции к базовой используются 1-й и 3-й способы.
При формировании подканала используется 2 способа:
1.Объединение смежных частот
2.С разнесением, когда номера поднесущих объединяются в канал по псевдослучайному принципу – обеспечивает хорошие результаты для борьбы с интерференцией сигнала.
Наращиваемый OFDMA (SOFDMA) (Scalable OFDMA) – позволяет гибко изменять пропускную способность приспосабливаясь к потребностям пользователя. Наращивание пропускной способности происходит и за счет наращивания используемой полосы частот.
Параметры
Гибкость использования мобильного WiMAX обеспечивается сегментированием и созданием зон переключения.
В процессе передачи может происходить перенастройка ширины частотного канала, схем распределения поднесущих пилот- и информационных каналов. Часть канала по времени, в котором эти установки не меняются, называется сегмент
Методы разделения каналов
С полным использованием поднесущих частот.
Каждый процесс занимает определенное количество подканалов, каждый канал образуется 48ю поднесущими, кроме этого в состав канала входит защитный интервал, для которого используются отдельные поднесущие, составляющие около 17% от 48 поднесущих частот (это 48+0,17*48)
Защитные поднесущие отделяют один набор поднесущих от другого, разделяются на 2 равные части с обеих сторон подканала.
Такое разделение определяется и для направления вниз и вверх.
Разделение поднесущих с частичным использованием.
Поднесущие образуют кластер, в который входит 14 поднесущих, четные и нечетные символы могут передаваться на разных частотах с различным чередованием информации поднесущих и поднесущих пилот сигнала.
Например:
При этом удается сконцентрировать энергию в том участке спектра, который передается в данный момент для борьбы с помехами.
При работе вверх может использоваться более сложная схема разделения поднесущих: все активные поднесущие разбиваются на фрагменты, состоящие из 3-4 поднесущих. Количество и номера информационных поднесущих пилот-сигналов также меняется от символа к символу, но используется более сложная схема, чем для двух соседних символов (чет-нечет)
Энергия опять концентрируется в более узкой полосе для борьбы с помехами.
В любом случае кол-во поднесущих в сумме дают 48, это позволяет в любой момент времени переходить на разные схемы организации подканалов.
48 каналов – несущие информацию. (хз надо это все или нет)
31. WiMAX. Структура кадра. Зоны переключения
WiMax может использовать частотное разделение, но в первую очередь стандарт был разработан для дуплексной передачи с временным разделением TDD. Этот режим требует развитой системы синхронизации, однако имеет ряд приемуществ:
предоставляет возможность регулировки отношения скоростей "вверх" и "вниз" и тем самым эффективного обслуживания асимметричного трафика/ Принцип FDD обеспечивает передачу в каждом направлении с фиксированной скоростью, и в общем случае скорость по направлению "вниз" равна скорости по направлению "вверх";
обеспечивает взаимодействие с системой антенн MIMO и другими прогрессивными технологиями антенн;
в отличие от FDD, который требует парных каналов, принцип TDD требует только одного канала по направлениям "вверх" и "вниз". Это обеспечивает лучшую адаптацию в выделяемом спектре;
реализация приемопередатчиков для TDD менее сложна, поэтому устройства, реализующие этот принцип, дешевле.
Рис. отображает структуру кадра для дуплекса c временным разделением (TDD). Каждый кадр разделен на два подкадра — "вниз" и "вверх", отделенных промежутком передача/прием и прием/передача (TRG — Transmit/Receive Guard period и RTG — Receive/Transmit Guard period) для предупреждения конфликтов.
Dl – down link – от БС к MS; UL – up link от MS к БС
Для нормальной работы в кадре содержится следующая информация.
Преамбула: используется для синхронизации, является первым OFDM-символом кадра. Преамбула содержит адреса отправителя и получателя и данные, необходимые для синхронизации.
Заголовок управления кадром (FCH — Frame Control Header): следует за преамбулой. Он обеспечивает информацию подсистемы мобильной связи о конфигурации кадра, такую как длина сообщения, схема кодирования и используемые подканалы.
Карты распределения информации для направлений DL-MAP and ULMAP: информация о закреплении каналов и другая управляющая информация для направления "вниз" (DL) и "вверх" (UL).
Порядок расположения информации UL (Ranging): указывает местоположение: данных о подканале, передаваемые по направлению "вверх", время распространения по замкнутой петле, информации для настройки частоты, информации управления мощностью и информацию для запросов на дополнительное расширение полосы пропускания.