2. 25.2. Физический уровень WiМах

Передача данных на физическом уровне осуществляется посредством передачи непрерывной последовательности кадров фиксированной длины. Каждый кадр состоит из двух субкадров: субкадр нисходящего (от БС к АС) и восходящего (от АС к БС) каналов. Стандартом предусмотрено как частотное FDD (Frequency Division Duplex), так и временное TDD (Time Division Duplex) разделение трафиков восходящего и нисходящего каналов (соответственно частотный и временной дуплекс).

При временном дуплексировании каналов кадры передаются в одном частотном диапазоне, сначала нисходящий, затем восходящий. При частотном дуплексировании восходящий и нисходящий субкадры транслируются одновременно, но с частотным разносом. Рассмотрим используемые в WiMАХ режим модуляции OFDM, режимы множественного доступа.

1. 25.2.1. Режим ofdm

Напомним, что OFDM – ортогональное частотное разделение каналов. Это метод высокоскоростной передачи, при котором последовательный поток информации из N символов разбивается на n блоков по N/n символов в каждом, причём символы разных блоков передаются «параллельно», каждый на своей поднесущей. Преимущество данного метода состоит в том, что он позволяет снизить межсимвольные искажения, возникающие в канале. Кроме данных, в OFDM-символе передаётся защитный интервал длительностью T_в, так что общая длительность OFDM-символа T_s = T_в + T_д, где T_д – длительность передачи данных в одном OFDM-символе. Защитный интервал представляет собой копию оконечного фрагмента символа. Его длительность Tд для OFDM согласно 802.16-04 может составлять 1/8, 1/16 и 1/32 длительности T_s. Модуляция OFDM основана на двух принципах: разбиение одного канала на N «параллельных» и измерение характеристик канала. На каждой поднесущей производится канальное кодирование, включающее скремблирование, помехоустойчивое кодирование, перемежение и модуляцию.

Из 200 поднесущих - 8 поднесущих являются пилотными для измерения характеристик канала для автоматического переключения на другую скорость канала. Остальные 192 поднесущие для передачи данных распределены на 16 логических подканалов по 12 поднесущих в каждом. Это в стандарте получило название субканального режима и изложено в качестве опционального использования, которое можно рассматривать как упрощенное приближение к мультиплексированию - множественному доступу OFDMA, который подлежит рассмотрению ниже.

25.2.2. Режим ofdmа и sofdmа

Режим множественного доступа OFDMА (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) аналогичен OFDM с точки зрения формирования модуляционных символов. Различие проявляется в принципе разделения каналов. Один логический канал OFDMА-канал образован фиксированным набором поднесущих в диапазоне частот физического канала. В OFDMA различные поднесущие назначаются разным пользователям. Для этого поднесущие OFDMA разделены на подмножества. Каждое такое подмножество поднесущих является субканалом. 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: в разных режимах их от 32 до 70, по 24 или 48 информационных несущих в каждом. Метод формирования символов, 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.