Output file ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỖ MẠNH HẢI CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ ỨNG DỤNG Ngành Công nghệ Điện Tử Viễn thông Chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử Mã số 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NG[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỖ MẠNH HẢI CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ ỨNG DỤNG Ngành: Công nghệ Điện Tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN MINH TUẤN Hà Nội 2009 LỜI NÓI ĐẦU Sự đời WiMAX/IEEE 802.16 khởi đầu thời đại truy nhập không dây băng rộng WiMAX/IEEE 802.16 cung cấp truy nhập không dây di động băng rộng cho dịch vụ dựa IP Nó cho phép chuyển giao mạng có cơng nghệ khác nhà quản lý khác cung cấp băng thông rộng vùng xa xôi Mục tiêu đồ án nghiên cứu tiêu chuẩn 802.16 cơng nghệ WiMAX tập trung lên WiMAX di động Đó nội dung công nghệ Wimax Đồ án bao gồm chương Chương 1: Tổng quan họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 WiMAX Forum Nội dung chương giới thiệu họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 gồm 802.16c định nghĩa hồ sơ cho ứng dụng điển hình, 802.16a, bao gồm tăng cường cho điều khiển, đưa chế độ lưới hỗ trợ tần số bổ sung Đồng thời sửa đổi bổ sung đưa vào truyền dẫn dải GHz đến 10 GHz, truyền dẫn không trực xạ dịch vụ cấp phép miễn phép Sửa đổi cơng bố vào năm 2004 dạng tiêu chuẩn IEEE 802.16d hay IEEE 802.16-2004 Chuẩn kết hợp hoàn thiện chuẩn 802.16, sửa đổi bổ sung 802.16c IEE.16a Một bổ sung cho IEEE 802.16d khởi thảo với tên gọi 802.16e (hoàn thành vào cuối năm 2005) WiMAX Forum định nghĩa hồ sơ sở sử dụng tùy chọn khả dụng 802.16 để cấp phát chứng nhận cho sản phẩm định nghĩa chế bổ sung cho việc kết nối mạng Chương 2: Giao diện vô tuyến cho hệ thống không dây băng rộng cố định WiMAX Nội dung chương trình bày tồn phần giao diện vơ tuyến Wimax cố định Chương 3: Lớp MAC WiMAX di động Nội dung chương trình bày lớp MAC Nhiệm vụ lớp MAC (Medium Access Control) quản lý tài nguyên vô tuyến giao diện vô tuyến cách hiệu Chương 4: Mơ hình lớp vật lí WiMAX di động tính tiên tiến Nội dung chương trình bày lớp vật lí Wimax, gồm lớp vật lí sử dụng: Đơn sóng mang OFDM OFDMA Chương 5: Một số ứng dụng Wimax Nội dung chương trình bày số ứng dụng Wimax Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Trần Minh Tuấn giúp đỡ tơi hồn thành đồ án MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN HỌ TIÊU CHUẨN IEEE 802.16 VÀ WIMAX FORUM 14 1.1 TỔNG QUAN HỌ TIÊU CHUẨN IEEE 802.16 14 1.2 WiMAX FORUM 16 1.3 WiMAX DI ĐỘNG 17 1.4 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM WiMAX 19 1.5 KẾT LUẬN 20 Chương GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CHO CÁC HỆ THỐNG KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH CỦA WIMAX 21 2.1 MỞ ĐẦU 21 2.2 MƠ HÌNH THAM KHẢO 21 2.3 TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG LỚP MAC 21 2.4 TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG LỚP VẬT LÝ, PHY 23 2.4.1 Băng tần 23 2.4.1.1 Băng tần cấp phép 10-66 MHz 23 2.4.1.2 Các tần số thấp 11 MHz 23 2.4.1.3 Các tần số miễn phép 11 MHz (chủ yếu 5-6MHz) 23 2.4.2 Kỹ thuật ghép song công 23 2.4.2.1 Ghép song công phân chia theo tần số, FDD 24 2.4.2.2 Ghép song công phân chia theo thời gian, TDD 24 2.5 CÁC TÙY CHỌN 25 2.5.1 Hệ thống anten thích ứng, AAS 25 2.5.2 Mã hóa khơng gian thời gian, STC 28 2.5.3 Phát lại tự động, ARQ 28 2.5.4 Cấu hình điểm đa điểm lưới 28 2.6 TỔNG KẾT CÁC ĐẶC TẢ GIAO DIỆN VÔ TUYẾN KHÁC NHAU TRONG IEEE 802.16e – 2005 CHO TRUY NHẬP CỐ ĐỊNH 29 2.7 WIRELESSMAN OFDM 30 2.7.1 Tổng quan tính WirelessMAN OFDM 30 2.7.2 Cấu trúc khung 32 2.7.3 Cấu trúc lớp vật lý WirelessMAN OFDM 34 2.7.3.1 Các thông số WirelessMAN OFDM 34 2.7.3.2 Sơ đồ khối máy phát máy thu WirelessMAN OFDM 35 2.7 Mô tả khối 38 2.7.4.1 Ngẫu nhiên hóa, PBRS 38 2.7.4.2 Khối mã hóa kênh 38 2.7.4.3 Bộ đan xen/ giải đan xen 40 2.7.4.4 Điều chế/ giải điều chế 40 2.7.4.5 IFFT FFT 42 2.7.4.6 Bộ ước tính kênh cân 43 2.8 WirelessMAN OFDMA 45 2.8.1 Mô tả ký hiệu OFDMA, thơng số ký hiệu tín hiệu phát 45 2.8.2 Sắp xếp kênh khe OFDMA 47 2.8.3 Ấn định sóng mang OFDMA 48 2.8.4 Sắp xếp kênh đường xuống 49 2.8.4.1 Cấu trúc ký hiệu cho FUSC 49 2.8.4.2 Cấu trúc ký hiệu đường xuống PUSC 50 2.8.4.3 Cấu trúc ký hiệu đường xuống TUSC1 TUSC2 52 2.8.5 Cấu trúc ký hiệu đường lên PUSC 52 2.8.6 Khe OFDMA vùng số liệu 53 2.8.7 Sắp xếp số liệu OFDMA 54 2.8.8 Cấu trúc khung PMP 57 2.9 TỔNG KẾT 58 Chương LỚP MAC CỦA WIMAX DI DỘNG 60 3.1 MỞ ĐẦU 60 3.2 CẤU TRÚC LỚP MAC 61 3.3 LỚP CON PHẦN CHUNG CỦA MAC (MAC CPS) 63 3.3.1 Khuôn dạng MACPDU 63 3.3.2 Các dịch vụ MAC 65 3.3.2.1 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QOS) 65 3.3.2.2 Dịch vụ lập biểu MAC 67 3.3.2.3 Cơ chế yêu cầu ấn định băng thông 69 3.3.3 Quản lý công suất di động 71 3.3.3.1 Quản lý công suất 71 3.3.3.2 Chuyển giao 71 3.3.4 An ninh 73 3.4 TỔNG KẾT 74 Chương MƠ HÌNH LỚP VẬT LÝ VÀ CÁC TÍNH NĂNG TIÊN TIẾN CỦA WIMAX DI DỘNG76 4.1 MỞ ĐẦU 76 4.2 OFDMA KHẢ ĐỊNH CỠ 78 4.3 CẤU TRÚC KÝ HIỆU OFDM 81 4.4 SẮP XẾP KÊNH CON 81 4.4.1 Sắp xếp kênh sử dụng toàn đường xuống (FUSC: Down Link Fully Used Channelization) 83 4.4.2 Sắp xếp kênh sử dụng phần (PUSC: Partially Used Subchannelization) 84 4.4.3 Sắp xếp AMC 85 4.5 ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HÓA 86 4.6 CÁC CÔNG NGHỆ ANTEN THÔNG MINH 89 4.7 CẤU TRÚC KHUNG TDD 92 4.8 CÁC TÍNH NĂNG TĂNG CƯỜNG KHÁC CỦA LỚP VẬT LÝ 96 4.9 CÁC TÍNH NĂNG TIÊN TIẾN CỦA WiMAX 96 4.9.1 Tái sử dụng tần số phần 96 4.9.2 Dịch vụ đa phương quảng bá (MBS) 98 4.10 QUỸ ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG WiMAX DI ĐỘNG 99 4.10.1 Các thông số hệ thống WiMAX di động 99 4.10.2 Quỹ đường truyền WiMAX 102 4.11 THÔNG TIN BỔ SUNG VÀ ĐỘ TIN CẬY MAP CỦA WiMAX DI ĐỘNG 106 4.12 PHỔ TẦN CỦA WiMAX 108 4.13 TỔNG KẾT 109 Chương ỨNG DỤNG CỦA WIMAX 110 5.1 GIỚI THIỆU 110 5.1.1 Ứng dụng cho mạng không dây 110 5.1.2 Ứng dụng y học 111 5.1.3 Hệ thống bảo mật 111 5.1.4 Kết nối mạng ngân hàng 112 5.1.5 VoIP 113 5.1.6 Truy nhập tới nhà 114 5.1.7 Kết luận 116 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu hình topo WMAN 14 Hình 1.2 Lộ trình phát triển cơng nghệ WiMAX 20 Hình 2.1 Mơ hình tham khảo ngăn xếp giao thức 802.16 22 Hình 2.3 Cấu trúc khung TDD 25 Hình 2.4 Vùng AAS, FDD 26 Hình 2.5 Vùng AAS, TDD 27 Hình 2.6 Nguyên lý STC 28 Hình 2.7 Điều chế thích ứng lớp vật lý 32 Hình 2.8 Cấu trúc khung OFDM đường xuống 33 Hình 2.9 Cấu trúc khung OFDM đường lên 34 Hình 2.10 Tiền tố dài đường xuống 34 Hình 2.11 Sơ đồ khối máy phát máy thu WirelessMAN OFDM 36 Hình 2.12 Sơ đồ khối băng gốc máy phát máy thu WirelessMAN OFDM 37 Hình 2.13 Bộ ngẫu nhiên hóa 38 Hình 2.14 Bộ mã hóa xoắn 39 Hình 2.15 Các chùm tín hiệu điều chê BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM 42 Hình 2.16 Cấu trúc thời gian ký hiệu OFDM 46 Hình 2.17 Mơ tả miền tần số OFDMA (ba kênh) 47 Hình 2.18 Cấu trúc truyền dẫn sở đường xuống 49 Hình 2.19 Cấu trúc ký hiệu đường xuống cho đoạn ký hiệu số sử dụng FUSC 50 Hình 2.20 Cấu trúc cụm 51 Hình 2.21 Mơ tả lát đường lên 53 Hình 2.22 Thí dụ vùng số liệu ấn định OFDM 54 Hình 2.23 Thí dụ xếp khe OFDMA vào kênh ký hiệu đường xuống (trong chế độ PUSC) 55 Hình 2.24 Thí dụ xếp khe OFDMA vào kênh ký hiệu cho đường lên 56 Hình 2.25 Thí dụ cấu trúc khung theo thời gian TDD (vùng bắt buộc) 58 Hình 2.26 Khung OFDM có nhiều vùng 58 Hình 3.1 Chế độ PMP mạng 802.16 60 Hình 3.2 Chế độ mạng 802.16 hỗ hợp 61 Hình 3.3 Cấu trúc lớp MAC WiMAX 62 Hình 3.4 Khn dạng MACPDU 64 Hình 3.5 Hỗ trợ QoS WiMAX di động 66 Hình 3.6 Quá trình chuyển giao 73 Hình 4.1 Cấu trúc lớp vật lý S-OFDMA WiMAX 80 Hình 4.2 Cấu trúc sóng mang OFDMA 81 Hình 4.3 Cấu hình sóng mang cho 1024-FFT OFDMA DL FUSC 83 Hình 4.4 Các cấu trúc DL PUSC UL PUSC 85 Hình 4.5 Các cấu hình kênh đựơc tổ chức theo BIN AMC 86 Hình 4.6 Chuyển mạch thích ứng cho chế độ MIMO 91 Hình 4.7 Cấu trúc khung OFDMA TDD (chỉ cho vùng bắt buộc) 93 Hình 4.8 Cấu trúc khung đa vùng 97 Hình 4.9 Tái sử dụng tần số phần 98 Hình 4.10 Hỗ trợ MBS nhúng vùng MBS 99 Hình 4.11 Kết mô hiệu kênh điều khiển cho kênh mô hình truyền sóng TU (thành phố điển hình) [7,8] 107 Hình 4.12 Cụm MAP 107 Hình 5.1 Kiến trúc mạng di động sử dụng T1 luồng truyền dẫn MSC 110 Hình 5.2 Ứng dụng y tế 111 Hình 5.3 Kiến trúc Wimax cho ứng dụng bảo mật 112 Hình 5.4 Kiến trúc Wimax cho hoạt động giám sát 112 Hình 5.5 Kết nối Wimax cho hệ thống ngân hàng 113 Hình 5.6 Kiến trúc hệ thống VoIP đơn giản 114 Hình 5.7 Mạch vịng nội hạt mạng PSTN 115 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.2 Các loại ứng dụng cho hệ thống dựa 802.16e 18 Bảng 2.1 Các đặc tả giao diện vô tuyến 29 Bảng 2.2 Các tính WirelessMAN OFDM 31 Bảng 2.3 Các thơng số WirelessMAN OFDM 35 Bảng 2.4 Thí dụ đặt kênh cho băng cấp phép 45 Bảng 2.5 Các thông số ký hiệu 49 Bảng 2.6 Ấn định sóng mang đường xuống OFDM-PUSC 50 Bảng 2.7 Các thông số ký hiệu 52 Bảng 3.1 Các trường tiêu đề MAC PDU 64 Bảng 3.2 QoS ứng dụng WiMAX 66 Bảng 3.3 Các tùy chọn lập biểu dịch vụ 68 Bảng 4.1 Các ứng dụng WiMAX 77 Bảng 4.2 Các thông số cuả S-OFDMA 79 Bảng 4.3 Các cấu hình kênh FUSC sở 83 Bảng 4.4 Các dạng điều chế mã hóa sử dụng lớp vật lý 87 Bảng 4.5 Tốc độ số liệu vật lý cho kênh PUSC 87 Bảng 4.6 Các tính tùy chọn anten tiên tiến 90 Bảng 4.7 Các tốc độ số liệu cho cấu hình SIMO/MIMO khác (cho kênh 10 MHz, khung 5ms, kênh PUSC, 44 ký hiệu OFDM số liệu) 91 Bảng 4.8 Các thông số hệ thống WiMAX di động 101 Bảng 4.9 Các thông số OFDMA 101 Bảng 4.10 Mơ hình truyền sóng 102 Bảng 4.11 Quỹ đường truyền DL cho Mibile WiMAX 103 Bảng 4.12 Quỹ đường truyền UL cho WiMAX di động 104 THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT A A AS Adaptive Atenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledge Cơng nhận AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mật mã tiên tiến AG Absolute Grant Cho phép tuyệt đối AMC Adaptive Modulation and Codding Điều chế mã hố thích ứng A-MIMO Adaptive Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu thích ứng AMS Adaptive MIMO Switching Chuyển mạch MIMO thích ứng ARQ Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lặp tự động ASP Application Service Network Mạng dịch vụ ứng dụng BE Best Effort Nỗ lực BRAN Broadband Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến băng rộng CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh CINR Carrier to Interference +Noise Ratio Tỉ số sóng mang nhiễu cộng tạp âm CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CSN Connectivity Service Network Mạng dịch vụ kết nối CSTD Cyclic Shift Transmit Diversity Phân tập phát dịch tuần hoàn CTC Convolutional Turbo Code Mã turbo xoắn DL Downlink Đường xuống DOCSIS Data Over Cable Service Interface Đặc tả giao diện dịch vụ liệu qua B C D Y vectơ thu cịn X vectơ phát Trong ước tính kênh dựa LMMSE, ˆ LMMSE=Rhh{Rhh+ (XXh)-1 H ˆ LS H N (2.9) Rhh=E{ Hˆ LS Hˆ hLS } (2.10) 2N phương sai tạp âm Gauss trắng cộng, số h phía chuyển vị Hermitian ma trận 2.8 WirelessMAN OFDMA WirelessMAN OFDMA xây dựng sở điều chế OFDM thiết kế cho hoạt động không trực xạ (NLOS) băng tần thấp 11 MHz Thí dụ, băng thơng quy dịnh 14 MHz dải từ 3400 MHz đến 3414 MHz, băng thơng phép sử dụng giá tri cho bảng 2.4 Bảng 2.4 Thí dụ đặt kênh cho băng cấp phép Tạo kênh (MHz) Các tần số trung tâm 14 3407 3403,5+n.0,25 n{0, ,28} 3,5 3401,5+n.0,25 n{0, ,42} 1,75 3400,875+n.0,25 n{0, ,49} 2.8.1 Mô tả ký hiệu OFDMA, thơng số ký hiệu tín hiệu phát Mô tả miền thời gian Biến đổi Fourier ngược tạo nên dạng sóng OFDMA, khoảng thời gian đượch gọi thời gian hiệu dụng ký hiệu, TFFT Copy phần cuối (TGD) thời gian hiệu dụng ký hiệu (CP: Cyclic Prefix) sử dụng để loại bỏ ảnh hưởng đa đường trì tính trực giao sóng mang Hình 2.16 cho thấy cấu trúc 45 TGD TFFT T Hình 2.16 Cấu trúc thời gian ký hiệu OFDM Khởi dầu, SS phải tìm tất CP có tìm CP đựơc sử dụng BS SS sử dụng CP cho đường lên Mô tả miền tần số Mô tả miền tần số bao gồm cấu trúc ký hiệu OFDMA Một ký hiệu OFDMA bao gồm sóng mang con, số lượng sóng mang xác định kích thước FFT sử dụng Có số dạng sóng mang con: Các sóng mang số liệu: để truyền số liệu Các sóng mang hoa tiêu: cho mục đích ước tính khác Các sóng mang rỗng: cho băng bảo vệ sóng mang DC Trong chế độ OFDMA, sóng mang tích cực chia thành tập sóng mang con, tập gọi kênh Trên đường xuống kênh có thể dành cho máy thu (nhóm máy thu) khác Trên đường lên, máy phát ấn định hay nhiều kênh nhiều máy phát phát đồng thời Khái niệm cho hình 2.17 Kênh Kênh Kênh DC Băng bảo vệ trái Kênh Băng bảo vệ phải 46 Hình 2.17 Mơ tả miền tần số OFDMA (ba kênh) Các thông số sơ cấp Các thông số đặc trưng cho ký hiệu OFDMA sau: B: Băng thông kênh Nu: Số sóng mang hiệu dụng (bao gồm sóng mang DC) n: thừa số lấy mẫu Thơng số với B N xác định không khoảng cách sóng mang G: TGD/TFFT; giá trị dược sử dụng sau: 1/32, 1/16, 1/8 1/4 Các thông số thứ cấp N: số hai lũy thừa nhỏ lớn Nu Tần số lấy mẫu: fs=n.B khoảng cách sóng mang: f=fs/N Thời gian hiệu dụng ký hiệu: TFFT=1/f Thời gian ký hiệu OFDM: T=T GD+TFFT Thời gian lấy mẫu: TFFT/N Tín hiệu phát Tín hiệu phát xác định sau: i =N/2-1 i R e w(t kT) x i,k exp j2 fc + T (t - kT) , FFT i =-N/2 ; (2.7) x RF,k (t - kT) = kT - TGD t kT +TFFT 0, nÕu kh¸c 2.8.2 Sắp xếp kênh khe OFDMA Các sóng mang WiMAX chia thành nhóm sóng mang gọi kênh WiMAX cố định cho phép sử dụng dạng hạn chế Sắp xếp kênh đường lên Tiêu chuẩn định nghĩa 16 kênh cấp phát cho trạm thuê bao (SS) đường lên 1,2,4,8 toàn tập kênh Sắp xếp kênh đường lên WiMAX cố định cho phép trạm thuê bao sử dụng phần (ít 1/16) băng thông mà trạm gốc cấp phát cho Mức 47 độ cấp phát băng thơng đảm bảo cải thiện quỹ đường truyền để tăng cường vùng phủ sóng tiết kiệm cơng suất acqui Thừa số Sắp xếp kênh 1/16 cho phép tăng quỹ đường truyền 12dB Khe OFDMA tài nguyên thời gian-tần số tối thiểu mà hệ thống WiMAX cấp phát cho liên kết Mỗi khe bao gồm kênh một, hai hay ba ký hiệu OFDM tùy thuộc sơ đồ phân chia kênh sử dụng Một chuỗi khe liên tục ấn định cho người sử dụng gọi vùng (Region) 2.8.3 Ấn định sóng mang OFDMA Đối với OFDMA, tần số lấy mẫu fs=nB Lọai bỏ sóng mang bảo vệ từ N sóng mang ta sóng mang khả dung Đối với đường lên đường xuống, sóng mang sử dụng để ấn định cho sóng mang hoa tiêu sóng mang số liệu Tuy nhiên việc ấn định khác cho vùng khác Đối với FUSC (Down Link Fully Used Subchannelization: Sắp xếp kênh sử dụng toàn đường xuống), tần số hoa tiêu ấn định trước, sóng mang lại dành cho số liệu chia thành kênh Đối với PUSC (Partially Used Subchannelization: Sắp xếp kênh sử dụng phần) đường xuống đường lên, trước hết tập sóng mang khả dụng chia thành kênh con, sau sóng mang hoa tiêu ấn định kênh Như FUSC có tập sóng mang hoa tiêu chung, cịn PUSC kênh có sóng mang hoa tiêu cho riêng 48 2.8.4 Sắp xếp kênh đường xuống Đường xuống chia thành ba cấu trúc đoạn với mở đầu tiền tố Các sóng mang tiền tố chia thành tập sóng mang Tùy thuộc vào việc đoạn sử dụng tập sóng mang nào, ta có ba nhóm Hình 2.18 cho thấy cấu trúc truyền dẫn Ký hiệu số liệu Ký hiệu số liệu Ký hiệu số liệu Tiền tố Ký hiệu số liệu Ký hiệu số liệu Ký hiệu số liệu Ký hiệu số liệu sở đường xuống Hình 2.18 Cấu trúc truyền dẫn sở đường xuống 2.8.4.1 Cấu trúc ký hiệu cho FUSC Trong FUSC (Down Link Fully Used Channelization: Sắp xếp kênh sử dụng toàn đường xuống), cấu trúc ký hiệu xây dựng sóng mang hoa tiêu, số liệu sóng mang rỗng Trước hết ký hiệu chứa hoa tiêu tương ứng với sóng mang rỗng Sau sóng mang cịn lại dành cho số liệu (chúng chia thành kênh con) Có hai tập hoa tiêu khả biến hai tập hoa tiêu cố định Trong FUSC, đoạn sử dụng tập hoa tiêu khả biến cố định Trong chế độ STC, anten sử dụng nửa tài nguyên tập hoa tiêu Bảng 2.5 tổng kết thông số ký hiệu Bảng 2.5 Các thông số ký hiệu Thông số Giá trị Số sóng mang DC Số sóng mang bảo vệ (trái) 173 Số sóng mang bảo vệ phải 172 Số sóng mang khả dụng 1703 49 Số sóng mang hoa tiêu Tập khả biến #0 24 Tập không đổi#1 Tập khả biến#1 24 Tập khơng đổi Số sóng mang số liệu 1536 Số sóng mang số liệu kênh 48 Số kênh 32 Hình 2.19 cho thấy thí dụ cấu trúc ký hiệu đường xuống cho đoạn ký hiệu số sử dụng FUSC 12 24 36 Băng bảo vệ trái (173 sóng mang con) 39 1692 1701 Băng bảo vệ phải (172 sóng mang con) Hình 2.19 Cấu trúc ký hiệu đường xuống cho đoạn ký hiệu số sử dụng FUSC 2.8.4.2 Cấu trúc ký hiệu đường xuống PUSC Trong PUSC (Partially Used Subchannelization: Sắp xếp kênh đường xuống kiểu xếp kênh sử dụng phần) đường xuống, cấu trúc ký hiệu thiết kế cách sử dụng sóng mang hoa tiêu, số liệu không Trước hết ký hiệu chia thành cụm (Cluster) sở Các sóng mang hoa tiêu số liệu ấn định cho cụm Bảng 2.6 cho thấy thông số cấu trúc ký hiệu cho trường hợp kích thước FFT 2048 Bảng 2.6 Ấn định sóng mang đường xuống OFDM-PUSC 50 Thơng số Giá trị Số sóng mang DC Số sóng mang bảo vệ (trái) 184 Số sóng mang bảo vệ (phải) 183 Số sóng mang khả dụng 1681 Số sóng mang cụm 2x14 Số sóng mag hoa tiêu cụm 2x4 Số sóng mang số liệu cụm 24 Số cụm kênh Sô cụm 120 Số kênh 60 Chú thích gồm sóng mang DC Cấu trúc cụm cho hình 2.20 Hình 2.20 cho thấy sóng mang từ trái sang phải theo số tăng dần Để xác định vị trí hoa tiêu PUSC, ký hiệu chẵn lẻ được tính từ đầu vùng thời Ký hiệu chẵn ký hiệu Tiền tố khơng tính phận vùng Ký hiệu chẵn Ký hiệu lẻ Sóng mang hoa tiêu Sóng mang số liệu Hình 2.20 Cấu trúc cụm Ấn định sóng mang cho kênh PUSC thực sau: Chia sóng mang thành 120 cụm vật lý với cụm chứa 14 sóng mang liền kề (bắt đầu từ sóng mang 0) Đánh số lại cụm vật lý thành cụm logic theo công thức sau: 51 logicalCluster= RenumberingSequence((PhysicalCluster+13*IDCell)mod120) Trong vùng PUSC đường xuống, IDCell mặc định sử dụng Chia Cluster thành nhóm Nhóm gồm cluster 0-23, nhóm gồm cluster 24-39, nhóm gồm cluster 40-63, nhóm gồm cluster 6479, nhóm gồm cluster 80-103, nhóm gồm cluster 104-119 Các nhóm ấn định cho đoạn đoạn sử dụng, đoạn ấn định nhóm Thực ấn định sóng mang cho kênh sau: trước hết ấn định sóng mang hoa tiêu cụm, sau lấy tất sóng mang số liệu lại ký hiệu để phân chia chúng vào kênh với kênh chứa 24 sóng mang số liệu ký hiệu Lưu ý IDCell sử dụng cho vùng PUSC thứ không 2.8.4.3 Cấu trúc ký hiệu đường xuống TUSC1 TUSC2 Cấu trúc ký hiệu TUSC1 TUSC2 giống PUSC, nhiên sử dụng hốn vị sóng mang khác 2.8.5 Cấu trúc ký hiệu đường lên PUSC Trong PUSC (Partially Used Subchannelization: Sắp xếp kênh đường xuống kiểu xếp kênh sử dụng phần) đường lên, cấu trúc ký hiệu thiết kế cách sử dụng sóng mang hoa tiêu, số liệu khơng Đường lên hỗ trợ 70 kênh truyền dẫn sử dụng 48 kênh Mỗi lần truyền dẫn đường lên khởi đầu thông số bảng 2.7 Bảng 2.7 Các thông số ký hiệu Thông số Giá trị Số sóng mang DC Số sóng mang bảo vệ (trái) 184 Số sóng mang bảo vệ phải 183 52 Số sóng mang khả dụng 1681 Số kênh hoa tiêu 70 Số lát 420 Số sóng mang số liệu kênh 48 Cấu trúc ký hiệu PUSC đường lên bao gồm khe (cụm) Các khe đường lên bao gồm ba ký hiệu OFDMA kênh con, có 48 sóng mang số liệu 24 sóng mang hoa tiêu có vị trí cố định Kênh cấu trúc từ lát, lát có sóng mang tích cực liền kề với cấu cho hình 2.21 Số thứ tự ký hiệu Ký hiệu Ký hiệu Ký hiệu Sóng mang conSố thứ thứ tự mang hoa tiêu Sóng mang số liệu Hình 2.21 Mơ tả lát đường lên 2.8.6 Khe OFDMA vùng số liệu Một khe OFDMA PHY (lớp vật lý OFDMA) địi hỏi kích thước thời gian lẫn kênh đơn vị tối thiểu dành cho số liệu Định nghĩa khe OFDMA phụ thuộc vào cấu trúc ký hiệu OFDM, cấu trúc thay đổi đường lên đường xuống Đối với FUSC đường xuống sử dụng hóan vị sóng mang phân bố, khe kênh ký hiệu OFDMA Đối với PUSC đường xuống sử dụng hốn vị sóng mang phân bố, khe kênh hai ký hiệu OFDMA Đối với PUSC đường lên sử dụng sóng mang phân bố TUSC1 TUSC2 khe sóng mang ba ký hiệu OFDMA 53 Số thứ tự kênh Trong OFDMA, vùng số liệu ấn định hai chiều nhóm kênh liên tục nhóm ký hiệu OFDM liên tục Ấn định biểu diễn dạng hình chữ nhật 4x3 hình 4.22 Số thứ tự ký hiệu Hình 2.22 Thí dụ vùng số liệu ấn định OFDM 2.8.7 Sắp xếp số liệu OFDMA Số liệu MAC xử lý sau xếp lên miền số liệu cho đường xuống đường lên theo giải thuật sau Miền số liệu coi nhóm kênh liên tục nhóm ký hiệu OFDMA liên tục Một ấn định có dạng chữ nhật kích thước 4x3 cho hình 2.22 Đường xuống Phân chia số liệu sau khối điều chế thành khối có kích thước vừa khe OFDMA Mỗi khe chiếm kênh trục kênh hay nhiều ký hiệu OFDMA trục thời gian (xem hình 2.23) Sắp xếp khe cho khe có số thứ tự thấp chiềm kênh đánh số thấp ký hiệu OFDMA đánh số thấp Tiếp tục xếp theo số ký hiệu OFDMA tăng dần Khi đạt đến biên miền số liệu, tiếp tục xếp kênh OFDM có số thấp ký hiệu khả dụng 54 Vùng đường lên 10 11 12 13 14 15 K-2 K-1 K Chỉ số ký hiệu OFDMA K+1 K+2 K+3 K+4 K+5 K+6 K+7 K+8 K+9 Khe n Khe n+1 K+1 K+1 K+12 Khe n+12 Khe n+11 Vùng số liệu L Số thứ tự kênh Hình 2.23 Thí dụ xếp khe OFDMA vào kênh ký hiệu đường xuống (trong chế độ PUSC) Đường lên Sắp xếp kênh chia thành hai bước Bước thứ chọn khe OFDMA để ấn định cho cụm Bước thứ hai thực xếp khe ấn định Bước 1- Ấn định khe OFDMA cho cụm Chia số liệu thành khối có kích thước vừa khe OFDMA Mỗi khe chiếm hay nhiều kênh trục kênh hay nhiều ký hiệu OFDMA trục thời gian (xem hình 2.20) Sắp xếp khe cho khe có số thấp chiếm kênh có số thấp ký hiệu OFDMA có số thấp Tiếp tục xếp theo số ký hiệu OFDMA tăng Khi đạt đến biên miền đường lên (được đánh dấu Zone _IE), tiếp tục xếp từ ký hiệu OFDMA có số thấp kênh khả dụng 55 Vùng đường lên 10 11 12 13 14 15 K-2 K-1 K Chỉ số ký hiệu OFDMA K+1 K+2 K+3 K+4 K+5 K+6 K+7 K+8 K+9 Khe n K+1 K+1 K+12 Khe n+22 Khe n+11 Khe n+10 Vùng số liệu L Số thứ tự kênh Hình 2.24 Thí dụ xếp khe OFDMA vào kênh ký hiệu cho đường lên 56 Bước 2- Sắp xếp khe OFDMA cho ấn định đường lên Sắp xếp khe cho khe có số thấp chiếm kênh có số thấp ký hiệu OFDM đánh số thấp Tiếp tục xếp cho số kênh tăng dần Khi đạt đến kênh cuối cùng, tiếp tục xếp từ kênh có số thấp ký hiệu OFDMA ấn định đường lên Thứ tự thể mũi tên hình 2.24 2.8.8 Cấu trúc khung PMP WirelessMAN OFDMA băng tần cấp phép sử dụng phương pháp ghép song cơng FDD TDD Các FDD SS bán song công (H-FDD) Trong băng tần miễn phép sử dụng phương pháp ghép song cơng TDD Trong hệ thống TDD, cấu trúc khung thiết lập lần truyền dẫn BS SS Mỗi khung đường xuống bắt đầu tiền tố, sau thời gian truyền dẫn đường xuống đường lên (xem hình 2.25) Trong khung, TTG (khoảng trống để chuyển đổi từ phát sang thu) RTG (khoảng trống để chuyển đổi từ thu sang phát) chèn vào đường xuống đường lên kết thúc khung để Tải FULL (118 trang): https://bit.ly/3ReyZHH BS chuyển chế độ Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Trong hệ thống TDD H-FDD, chuyển đổi chế độ phát thu SS thực theo SSRTG SSTTG BS không phát thông tin đường xuống đến SS muộn (SSRTG+RTD) trước bắt đầu ấn định đường lên theo lập biểu khơng phát thông tin đường xuống sớm (SSTTG+RTD) sau kết thúc ấn định đường lên cuối theo lập biểu, RTD trễ vịng t k+7 k+9 k+11 k+13 k+15 k+17 k+20 k+29 k+23 k+26 Cụm UL #1 Cụm DL#1 Cụm UL #2 Cụm DL #4 Cụm DL #2 Cụm UL #3 Cụm UL #4 Cụm DL #5 Cụm DL #5 s+L Khung DL TTG 57 Khung conUL k+30 k+32 FCH Kênh Ranging Cụm DL #3 DL-MAP Tiền tố k+5 RTG DL-MAP FCH k+3 Tiền tố k+1 UL-MAP Số thứ tự logic kênh s s+1 s+2 k Hình 2.25 Thí dụ cấu trúc khung theo thời gian TDD (vùng bắt buộc) Ấn định kênh thực theo hai cách: (1) sử dụng phần kênh (PUSC: Partially Used Subchannelization) số kênh ấn định cho máy phát (2) sử dụng toàn kênh (FUSC: Fully Used Subchannelization) tồn kênh ấn định cho máy phát FCH (Frame Control Header: tiêu đề điều khiển khung) truyền điều chế QPSK tỷ lệ mã hóa 1/2 với lặp bốn lần sơ đồ mã hóa bắt buộc (thơng tin FCH phát bốn số thứ tự kênh logic liên tiếp) vùng PUSC FCH chứa DL_Frame_Prefix (tiền tố khung đường xuống) đặc tả độ dài tin DL-MAP (đi sau tiền tố khung đường xuống) mã hóa lặp sử dụng cho tin DL-MAP Các chuyển đổi chế độ điều chế mã hóa xẩy biên giới khe OFDMA miền thời gian (trừ trường hợp miền AAS) kênh ký hiệu OFDMA miền tần số Khung OFDMA chứa nhiều vùng (chẳng hạn PUSC, FUSC, PUSC với tất kênh con, FUSC tùy chọn, AMC, TUSC1 TUSC2), việc chuyển đổi vùng thị DL-MAP STC_Zone_IE Hình 2.26 cho thấy khung OFDM có nhiều vùng Tải FULL (118 trang): https://bit.ly/3ReyZHH Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net AMC PUSC tùy chọn TUSC2 TUSC1 AMC FUSC tùy chọn FUSC (DL-PermBasel Z) FUSC (DL-PermBasel y) PUSC (DL-PermBasel X) PUSC (vùng chứa FCH DL-MAP) TIền tố Phải xuất khung PUSC Khung đường lên Khung đường xuống DL-PermBase: Downlink Permutaion Base: sở hoán vị đường xuống Có thể xuất khung Hình 2.26 Khung OFDM có nhiều vùng 2.9 TỔNG KẾT 58 Chương xét giao diện vô tuyến sở hai lớp MAC PHY WiMAX cố định theo chuẩn IEEE 802.16e-2004 Các lớp MAC xét tổng quan PHY IEEE 802.16e -2005 có bốn dạng: WirlessMAN-SC (điều chế đơn sóng mang), WirelessMAN-SCa (điều chế đơn sóng mang), WirelessMAN-OFDM WirelessMAN- OFDMA Trong WirlessMAN-SC PHY đảm bảo truyền trực xạ đơn sóng mang dải tần từ 10 đến 66 GHz, ba mơ hình PHY cịn lại cho phép truyền dẫn không trực xạ dải tần thấp 11 GHz Hai dạng PHY: WirelessMAN-OFDM WirelessMAN- OFDMA WiMAX tiếp nhận khảo sát cụ thể chương 59 6814537 ... nghiên cứu tiêu chuẩn 802.16 công nghệ WiMAX tập trung lên WiMAX di động Đó nội dung cơng nghệ Wimax Đồ án bao gồm chương Chương 1: Tổng quan họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 WiMAX Forum Nội dung chương... chứng nhận thứ hai, TTA thiết lập Hàn Quốc Cả hai phịng thí nghiệm cấp chứng nhận theo chuẩn phát hành WiMAX di động vào quý ba năm 2006 nhằm triển khai sản phẩm có chứng nhận WiMAX di động vào... chứng nhận bổ sung thiết lập để để tạo điều kiện cho trình cấp chứng nhận đáp ứng yêu cầu bổ sung cho trình đo kiểm cấp chứng nhận cho 802.16e cho ứng dụng di động Các nhóm cơng tác cấp chứng