KIẾN THỨC WIMAX

KIẾN THỨC WIMAX

Kiến thức WiMAX Trang 1 MỤC LỤC 1. PHY 3 1.1 Đặc tính kĩ thuật lớp PHY wirelessMAN-SC 3 1.1.1 Tổng Quan 3 1.1.2 Tạo khung 4 1.1.2.1 Khoảng thời gian khung được hỗ trợ 5 1.1.3 Kĩ thuật song công và mã hoá tham số loại PHY 5 1.1.3.1 Hoạt động FDD 5 1.1.3.2 Hoạt động TDD 6 1.1.3.2.1 TTG 7 1.1.3.2.2 RTG 7 1.1.4 PHY đường xuống 8 1.1.4.1 Khung con đường xuống 8 1.1.4.1.1 Phần đầu burst đường xuống 10 1.1.4.1.2 Phần điều khiển khung 12 1.1.4.1.2.1 Các phần tử DL-MAP 12 1.1.4.1.2.2 Sự định nghĩa trường đồng bộ hoá lớp vật lý DL- MAP 13 1.1.4.1.2.3 Định nghĩa thời gian bắt đầu sự cấp phát UL-MAP. 14 1.1.4.1.2.4 Các tham số DCD cần thiết 14 1.1.4.1.2.5 Lược tả_Burst_Đường xuống( Downlink_Burst_Profile) 15 1.1.4.2 Cấp phát burst đường xuống 17 1.1.4.3Lớp con tiếp ứng truyền dẫn đường xuống 19 1.1.4.4 Lớp con PMD đường xuống 20 1.1.4.4.1 Định nghĩa Burst profile 21 1.1.4.4.2 Khả năng thiết lập các tham số lớp vật lý SS đường xuống 22 1.1.4.4.3 Lấy ngẫu nhiên 22 1.1.4.4.4 FEC đường xuống 23 1.1.5 Lớp PHY đường lên 24 1.1.5.1 Khung con đường lên 24 1.1.5.1.1 Phần đầu burst đường lên 26 1.1.5.1.2 Định nghĩa UL-MAP_IE 27 1.1.5.1.2.1 Định dạng IE được mở rộng UL-MAP 29 1.1.5.1.2.2 Định dạng IE điều khiển công suất UL-MAP 29 1.1.5.1.3 Các tham số UCD cần thiết 30 1.1.5.1.4 Kênh đường lên 30 1.1.5.1.5 Uplink_Burst_Profile 31 1.1.5.2 Lớp con tiếp ứng (Convergence) truyền dẫn đường lên .32 1.1.5.3 Lớp con PMD đường lên 32 Kiến thức WiMAX Trang 2 1.1.5.3.1 Sự ngẫu nhiên hoá cho dạng phổ 32 1.1.5.3.2 FEC đường lên 33 1.1.5.3.2.1 Mã hoá ngoài cho các loại mã 1-3, đường lên 33 1.1.5.3.2.2 Mã trong cho loại mã 2, đường lên 35 1.1.5.3.2.3 Mã trong cho loại mã 3, đường lên 35 1.1.5.3.2.4 Loại mã 4,đường lên 35 1.1.5.3.3 Sự làm ngắn của các khối FEC trong đường lên 36 1.1.5.3.4 Số các burst đường lên được lập lịch trên khung 36 1.1.5.3.5 Sự mã hoá của Uplink_Burst_Profile yêu cầu IE 37 1.1.5.3.6 Sự mã hoá của Initial Ranging Uplink_Burst_Profile. 37 1.1.5.3.7 Sự điều chế đường lên 37 1.1.5.3.8 Hình dáng xung dải gốc 38 1.1.5.3.9 Dạng sóng được truyền 38 1.1.6 Các tốc độ baud và các các băng thông kênh 38 1.1.7 Điều khiển hệ thống vô tuyến con 39 1.1.7.1 Kĩ thuật đồng bộ hoá 39 1.1.7.2 Điều khiển tần số 39 1.1.7.3 Điều khiển công suất 39 2. Một số thử nghiệm WiMAX tại một số nước 40 2.1 Tại Nhật : 40 2.2 Tại Đài Loan : 41 2.3 Tại Malaysia : 42 Bảng 1 – Mã hoá khoảng thời gian các khoảng thời gian khung 5 Bảng 2 – Mã hoá tham số lớp PHY 5 Bảng 3- Phần mào đầu burst đường xuống 10 Bảng 4- Phần mào đầu khung 11 Bảng 5- Phần đầu burst TDMA đường lên 12 Bảng 6- SC DL-MAP_IE 13 Bảng 7-Trường đồng bộ hoá lớp vật lý SC 14 Bảng 8- Ánh xạ của burst profile tới DIUC 16 Bảng 9- Định dạng SC Downlink_Burst_Profile 17 Bảng 10- Sự cấp phát SC DIUC 21 Bảng 11-Các loại mã FEC 23 Bảng 12- Dãy mào đầu đường lên 16 kí hiệu 26 Bảng 13- Dãy mào đầu đường lên 32 kí hiệu 27 Bảng 14- Định dạng SC UL-MAP_IE 28 Bảng 15-Các giá trị SC UIUC 28 Bảng 16- Định dạng IE được mở rộng SC UL_MAP 29 Bảng 17-Định dạng IE điều khiển công suất SC 30 Bảng 18-Định dạng SC Uplink_Burst_Profile 32 Kiến thức WiMAX Trang 3 Bảng 19- Các mã khối cần cho lựa chọn BTC đối với kênh 36 Bảng 20- Tỉ lệ Baud và kích thước kênh cho một hệ số 38 Hình 1- Ví dụ về sự cấp phát băng thông FDD 6 Hình 2- Cấu trúc khung TDD 7 Hình 3- Cấu trúc khung con đường xuống TDD 9 Hình 4 - Cấu trúc khung con đường xuống FDD 10 Hình 5- Trường hợp TDMA-Sử dụng DL-MAP với khối FEC được làm 19 Hình 6- Định dạng của lớp con tiếp ứng truyền dẫn đường xuống 20 Hình 7- Khái niệm sơ đồ khối của lớp con PMD đường xuống 21 Hình 8- Sơ đồ logic ngẫu nhiên hoá 22 Hình 9-Cấu trúc khung con đường lên 26 Hình 10- Khái niệm sơ đồ khối của đường lên lớp PHY 33 Hình 11- Cấu trúc của khối 2 D được làm ngắn 36 1. PHY. 1.1 Đặc tính kĩ thuật lớp PHY wirelessMAN-SC. 1.1.1 Tổng Quan. Đặc tính kĩ thuật lớp vật lý PHY hướng tới sự hoạt động ở dải tần số 10-66 GHZ, được thiết kế với độ mềm dẻo cao để cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể tối ưu hoá sự triển khai hệ thống đối với hoạch định cell, giá cả, khả năng vô tuyến, dịch vụ, và dung lượng. Để cho phép sử dụng dải phổ một cách mềm dẻo, cả cấu hình TDD và FDD đều được hỗ trợ. Cả hai trường hợp đều sử dụng 1 định dạng truyền dẫn khối tín hiệu mà cơ cấu khung của nó hỗ trợ tương thích burst profiling, các tham số truyền dẫn trong đó, bao gồm cả giản đồ mã hoá Kiến thức WiMAX Trang 4 và điều chế, có thể được điều chỉnh độc lập tới mỗi SS trên cơ sở khung- khung. Trường hợp FDD hỗ trợ các SS song công toàn phần như là các bán song công (không phát và nhận tín hiệu đồng thời). Lớp vật lý đường lên (uplink) dựa trên cơ sở sự kết hợp của 2 công nghệ TDMA và DAMA. Đặc biệt kênh đường lên được chia thành một số các khe thời gian. Số lượng khe đã ấn định cho các sử dụng khác nhau (đăng kí, tranh chấp, bảo mật, hoặc lưu lượng sử dụng) được điều khiển bởi lớp MAC trong BS và có thể thay đổi ngoài quy định cho việc thực hiện tối ưu. Kênh đường xuống là TDM, với thông tin trên mỗi SS được ghép trên một luồng dữ liệu đơn và được nhận bởi tất cả các SS trong cùng một sector. Để hỗ trợ các FDD SS bán song công, sự cung cấp cũng được dùng cho một phần TDMA của đường xuống. Lớp PHY đường xuống gồm một lớp con tiếp ứng truyền dẫn có chèn thêm một con trỏ byte ở điểm đầu của tải tin để giúp thiết bị thu nhận dạng điểm đầu của một MAC PDU. Các bit dữ liệu từ lớp con tiếp ứng truyền dẫn được lấy ngẫu nhiên, được mã hoá FEC và được ánh xạ đến 1 PQSK, QAM (điều biên vuông góc), chùm 64-QAM. Lớp PHY đường lên dựa trên cơ sở truyền dẫn burst TDMA. Mỗi burst được thiết kế để mang các MAC PDU có chiều dài thay đổi. Thiết bị phát lấy ngẫu nhiên dữ liệu tới, FEC mã hoá nó, và ánh xạ bit mã hoá đến QPSK, chùm 16-QAM, 64-QAM. 1.1.2 Tạo khung. Các chỉ tiêu kĩ thuật lớp vật lý vận hành trong một định dạng khung (6.3.7). Trong mỗi khung là một khung con đường lên và một khung con đường xuống. Khung con đường xuống bắt đầu với thông tin cần cho đồng bộ hoá và điều khiển khung. Trong trường hợp TDD, đầu tiên là khung con đường xuống và theo sau là khung con đường lên. Còn trong trường hợp song công FDD truyền dẫn đường lên xảy ra tương tranh với khung đường xuống. Mỗi SS sẽ cố nhận tất cả các phần của đường xuống ngoại trừ những Kiến thức WiMAX Trang 5 burst mà profile của nó hoặc không được thực thi bởi SS hoặc không mạnh như burst profile hoạt động hiện tại của SS. Các SS bán song công sẽ không thu lấy các phần của đường xuống trùng hợp với đường lên được cấp phát của chúng, nếu có thể nói, được điều khiển bởi sự tố ưu hoá thời gian Tx của chúng. 1.1.2.1 Khoảng thời gian khung được hỗ trợ. Bảng 1 chỉ ra khoảng thời gian khung được hỗ trợ. 1.1.3 Kĩ thuật song công và mã hoá tham số loại PHY. Cả FDD và TDD đều được hỗ trợ. Phương pháp song công sẽ được thể hiện trong tham số của lớp PHY được trình bày trong bảng 2. Bảng 1 – Mã hoá khoảng thời gian các khoảng thời gian khung. Bảng 2 – Mã hoá tham số lớp PHY. 1.1.3.1 Hoạt động FDD. Trong hoạt động FDD, các kênh đường lên và đường xuống là trên các tần số riêng rẽ. Dung năng của đường xuống được truyền trong các burst thuận tiện cho việc sử dụng các loại điều chế khác nhau và cho phép hệ Kiến thức WiMAX Trang 6 thống hỗ trợ đồng thời các SS song công hoàn toàn (có thể truyền và nhận tín hiệu đồng thời) và các các SS bán song công (không truyền và nhận tín hiệu đồng thời). Lưu ý rằng sóng mang đường xuống có thể được tiếp tục như mô tả trong hình 1 (khung thứ 3). Hình 1 trình bày cơ sở của hoạt động FDD. Trong trường hợp SS bán song công, các khe chuyển tiếp được mô tả trong 1.1.3.2.1 và 1.1.3.2.2. Hình 1- Ví dụ về sự cấp phát băng thông FDD. 1.1.3.2 Hoạt động TDD. Trong trường hợp của TDD truyền dẫn đường lên và đường xuống chung tần số như nhau nhưng được chia theo thời gian, như đã trình bày trong hình 2. Một khung TDD cũng có một khoảng thời gian cố định và chứa một khung con đường lên và một khung con đường xuống. Sự tạo khung TDD mà trong đó dung lượng kết nối với đường xuống đối với đ- ường lên có thể thay đổi là tương thích. Kiến thức WiMAX Trang 7 Hình 2- Cấu trúc khung TDD. 1.1.3.2.1 TTG. TTG là khe giữa burst đường xuống và burst đường lên ngay sau nó. Khe này cho phép khoảng thời gian để BS chuyển từ chế độ phát sang thu và SS chuyển từ chế độ thu sang phát. Trong suốt khe thời gian này, BS và SS không truyền dữ liệu được điều chế nhưng cho phép sóng mang của máy phát ramp down, anten (Tx/Rx) chuyển sang kích hoạt và bộ phận thu BS chuyển sang hoạt động. Sau khoảng thời gian này máy thu BS sẽ tìm kiếm kí hiệu đầu tiên của burst đường lên. Khoảng thời gian này là một số nguyên lần khoảng thời gian PS và bắt đầu trên cận biên của PS. 1.1.3.2.2 RTG. RTG là khe giữa burst đường lên và burst đường xuống ngay sau nó. Khe này cho phép thời gian để BS chuyển từ chế độ thu sang chế độ phát và các SS chuyển từ chế độ phát sang chế độ thu. Trong suốt khoảng thời gian này, BS và SS không truyền dữ liệu được điều chế nhưng cho phép sóng mang của máy phát BS ramp up, anten Tx/Rx chuyển sang kích hoạt và bộ phận máy thu SS hoạt động. Sau khoảng thời gian này, máy thu SS Kiến thức WiMAX Trang 8 sẽ tìm kiếm kí hiệu đầu tiên của dữ liệu được điều chế QPSK trong burst đường xuống. Khoảng thời gian này là một số nguyên lần khoảng thời gian PS và bắt đầu trên biên của PS. 1.1.4 PHY đường xuống. Băng thông sẵn có trong định hướng đường xuống được xác định với độ kết hạt của một PS. Băng thông sẵn có trong định hướng đường lên được xác định với 1 độ kết hạt của một minislot, nơi mà độ dài của minislot là 2 m PS (với m trong khoảng từ 0 đến 7). Số lượng của các PS với mỗi khung là một hàm của hệ số kí hiệu. Hệ số kí hiệu được chọn để thu được một số nguyên các PS trong mỗi khung. Chẳng hạn với hệ số kí hiệu 20MBd có 5000 PS trong 1ms khung. 1.1.4.1 Khung con đường xuống. Cấu trúc của khung con đường xuống sử dụng TDD được mô tả trong hình 3. Khung con đường xuống bắt đầu với một phần đầu khung (Frame Start Preamble) được sử dụng bởi lớp vật lý cho đồng bộ và bù. Tiếp theo là phần điều khiển khung, gồm DL-MAP và UL-MAP xác định các PS tại nơi các burst bắt đầu. Phần TDM theo sau mang dữ liệu được tổ chức thành các burst với các burst profile khác nhau và vì thế độ mạnh dẫn truyền khác nhau. Các burst được truyền theo thứ tự độ mạnh tăng dần. Chẳng hạn với việc sử dụng một loại FEC đơn với tham số cố định, dữ liệu bắt đầu với điều chế PQSK, sau đó là 16-QAM, 64-QAM. Trong trường hợp TDD, một TTG tách khung con đường xuống riêng biệt với khung con đường lên. Mỗi SS thu và giải mã thông tin điều khiển của đường xuống và tìm kiếm các tiêu đề MAC mà chỉ ra dữ liệu trong phần còn lại của khung con đường xuống cho SS đó. Kiến thức WiMAX Trang 9 Hình 3- Cấu trúc khung con đường xuống TDD. Trong trường hợp FDD, cấu trúc của khung con đường xuống được mô tả trong hình 4. Giống như trường hợp TDD, khung con đường xuống bắt đầu bằng phần đầu khung (Frame Start Preamble) theo sau đó là phần điều khiển khung và một phần TDM dã tổ chức thành các burst được truyền theo thứ tự tăng dần độ mạnh burst profile. Phần TDM này của khung con đường xuống bao gồm cả dữ liệu được truyền tới một hoặc nhiều : − Các SS song công hoàn toàn. − Các SS bán song công được lập lịch để phát tín hiệu trong khung chậm hơn thu. − Các SS bán song công không được lập lịch để truyền dẫn trong khung. Khung con đường xuống tiếp tục với phần TDMA được sử dụng để truyền dữ liệu tới bất kì bán song công SS nào được lập lịch để phát tín hiệu sớm hơn thu. Điều này cho phép một SS riêng mã hoá một phần riêng của đường xuống mà không cần mã hoá toàn bộ khung con đường xuống. Trong phần TDMA mỗi burst bắt đầu với phần mào đầu (Downlink TDMA Burst Preamble) cho tái đồng bộ pha. Các burst trong TDMA không cần sắp xếp theo độ mạnh burst profile. Bộ phận điều khiển khung FDD gồm một ánh xạ cho cả burst TDM và TDMA. Kiến thức WiMAX Trang 10 Hình 4 - Cấu trúc khung con đường xuống FDD. Khung con đường xuống TDD, vốn gồm dữ liệu được truyền đến các SS (mà việc phát tín hiệu trong khung chậm hơn việc thu), là giống như cấu trúc khung con đường lên của một khung mà trong đó không có SS bán song công nào được lập lịch để phát tín hiệu trước khi thu. 1.1.4.1.1 Phần đầu burst đường xuống. Như đã thấy trong bảng 3, 2 phần đầu burst đường xuống được sử dụng. Frame Start Preamble sẽ bắt đầu mỗi khung đường xuống. Mào đầu TDMA đường xuống (Downlink TDMA Burst Preamble) sẽ bắt đầu mỗi burst TDMA trong phần TDMA của khung con đường xuống. Bảng 3- Phần mào đầu burst đường xuống. [...]... UIUC=10) với khoảng thời gian zero Thời gian tức thời được chỉ ra bởi các độ lệch là thời gian truyền dẫn của kí hiệu đầu tiên của burst , bao gồm cả phần đầu Kiến thức WiMAX Bảng 14- Định dạng SC UL-MAP_IE Bảng 15-Các giá trị SC UIUC Trang 28 Kiến thức WiMAX Trang 29 1.1.5.1.2.1 Định dạng IE được mở rộng UL-MAP Một điểm truy nhập UL-MAP IE với một giá trị UIUC =15, chỉ ra rằng IE đó mang thông tin đặc biệt... modul-2 của dữ liệu với đầu ra của máy phát dãy nhị phân ngẫu nhiên pseudo (PRBS) như mô tả trong hình 8 Đa thức cho PRBS sẽ là Hình 8- Sơ đồ logic ngẫu nhiên hoá Ở điểm đầu mỗi burst, thanh ghi PRBS sẽ bị xoá và giá trị gốc của được tải Một burst tương đương hoặc với burst TDM bắt Kiến thức WiMAX Trang 23 đầu với phần mào đầu khung hoặc burst TDMA bắt đầu với mào đầu TDMA đường xuống (1.1.4.1.1) Giá... lên sẽ thực hiện ngẫu nhiên hoá sử dụng đa thức Ở đầu mỗi burst, thanh ghi sẽ được xoá và giá trị Randomizer Seed được tải Giá trị Randomizer Seed sẽ được sử dụng để tính toán bít ngẫu nhiên, được tổ hợp trong một cổng XOR với bit dữ liệu đầu tiên của mỗi burst ( là bit có trọng số lớn nhất của kí hiệu đầu tiên sau kí hiệu cuối cùng của mào đầu) Kiến thức WiMAX Trang 33 1.1.5.3.2 FEC đường lên Sơ... hướng đến một SS được cho, tạo một đường truyền riêng rẽ hiệu quả đến SS đó Mã hoá khoảng thời gian khung Xác định trong bảng 1 Số khung Được tăng bằng mỗi một khung và cuối cùng bao quanh zero Kiến thức WiMAX Trang 14 FCH được mong đợi FCH được mong đợi sẽ chỉ ra đường truyền của DL-MAP,ULMAP , DCD hay UCD Đối với điểm truy nhập mạng của DM, có thể tăng tần số của truyền dẫn FCH để hỗ trợ các nút... được xác định bởi UL-MAP trong các đơn vị của các minislot Thời gian bắt đầu có quan hệ với điểm bắt đầu của khung mà trong đó thông báo UL-MAP được truyền 1.1.4.1.2.4 Các tham số DCD cần thiết Kiến thức WiMAX Trang 15 Các tham số sau sẽ được chứa trong thông báo DCD: - Công suất phát BS Chú ý: Được sử dụng bởi các SS để xác nhận tính hợp lệ điều kiện kết nối vô tuyến - Loại PHY - Khoảng thời gian... loại mã hoá FEC là 4, Downlink_Burst_Profile cũng sẽ gồm: - Loại mã hoá hàng BTC (Block Turbo Code) - Loại mã hoá cột BTC - Loại chèn BTC Ánh xạ giữa Burst Profile và DIUC được cho trong bảng 8 Kiến thức WiMAX Trang 16 Bảng 8- Ánh xạ của burst profile tới DIUC Tham số lược tả Burst đường xuống 1 (DIUC=0) được xác định trong 1.1.4.4.5 sẽ được lưu giữ trong các SS và sẽ không được chứa trong thông báo... Bảng 9 xác định định dạng của Downlink_Burst_Profile, được sử dụng trong thông báo DCD (6.3.2.3.1) Downlink_Burst_Profile được mã hoá loại 1, độ dài 8-bit, DIUC 4-bit Trường DIUC được liên kết với Kiến thức WiMAX Trang 17 Downlink Burst Profile và các ngưỡng Giá trị DIUC được sử dụng trong thông báo DL-MAP để định rõ Burst Profile được sử dụng cho burst đường xuống riêng Bảng 9- Định dạng SC Downlink_Burst_Profile... cuối trong 1 burst DL-MAP cung cấp một chỉ định ẩn Tổng quát số các PS i được cấp phát cho một burst riêng có thể được tính từ DL-MAP, chỉ ra ở vị trí đầu của mỗi burst như là các burst profile Lấy Kiến thức WiMAX Trang 18 n biểu thị số nhỏ nhất của các PS cần cho một từ mã FEC của burst profile được cho (chú ý rằng n không cần thiết là một số nguyên) Khi đó i=kn+j+q, trong đó k là toàn bộ số từ mã trong... thể dịch trái từ byte phân số được mã hoá như số nhị phân 1 để chắc chắn tương thích với lựa chọn 0xFF cho vùng đệm Một từ mã không thể có ít hơn 6 byte thông tin Điều này được mô tả trong hình 5 Kiến thức WiMAX Trang 19 Hình 5- Trường hợp TDMA-Sử dụng DL-MAP với khối FEC được làm ngắn Trong trường hợp của đường xuống TDMA, 1 burst bao gồm phần mào đầu TDMA đường xuống của các PS độ dài p, và các điểm... tải tin có thể thay đổi, phụ thuộc vào quá trình làm ngắn từ mã được cho phép hay không trong burst profile này Một con trỏ byte sẽ được thêm vào mỗi đoạn tải tin, như được trình bày trong hình 6 Kiến thức WiMAX Trang 20 Hình 6- Định dạng của lớp con tiếp ứng truyền dẫn đường xuống PDU Trường con trỏ nhận dạng số byte trong gói, mà được chỉ ra hoặc ở điểm đầu của MAC PDU đầu tiên để bắt đầu gói đó hoặc . Kiến thức WiMAX Trang 1 MỤC LỤC 1. PHY 3 1.1 Đặc tính kĩ thuật lớp PHY wirelessMAN-SC. (Convergence) truyền dẫn đường lên .32 1.1.5.3 Lớp con PMD đường lên 32 Kiến thức WiMAX Trang 2 1.1.5.3.1 Sự ngẫu nhiên hoá cho dạng phổ 32 1.1.5.3.2