Dịch vụ MBS trong WiMAX di động kết hợp các đặc tính tốt nhất của DVB – H, MediaFLO và 3GPP E – UTRA, thỏa mãn những yêu cầu sau:
- Tốc độ dữ liệu cao và khả năng phủ sóng sử dụng mạng một tần số (SFN – Single Frequency Network)
- Cấp phát tài nguyên vô tuyến linh động. - MS tiêu thụ năng lượng thấp.
- Hỗ trợ dữ liệu ngang hàng bao gồm các luồng audio và video. - Thời gian chuyển mạch kênh nhỏ.
2.2.5 Lớp vật lý (PHY, physical layer)
Ban đầu đặc tả PHY được định nghĩa cho 10–66 GHz là :Truyền lan LOS (line-of- sight -tầm nhìn không bị vật cản),Kiến trúc “điểm- đa điểm”,và Sử dụng điều biến sóng đơn mang.Để khắc phục hạn chế truyền LOS trong dải 10-66 GHz,Lớp vật lý 2– 11 GHz được thiết kế do nhu cầu theo hướng hoạt động NLOS (non-line-of-sight) và mỗi đặc tả đều đưa ra tính hoạt động cùng nhau.
Về cơ bản, BS truyền một tín hiệu TDM với những trạm thuê bao riêng lẻ được định vị những khe thời gian theo chu kỳ. Sự truy cập theo hướng đường lên cho bởi TDMA. Tiếp theo những thảo luận mở rộng về duplexing, một thiết kế “burst” được chọn cho phép cả TDD (timedivision duplexing), tại đó đường lên và đường xuống dùng chung một kênh nhưng không truyền cùng lúc và FDD (frequency- division duplexing), tại đó đường lên và đường xuống hoạt động trong những kênh riêng biệt. Thiết kế “burst” này cho phép cả TDD lẫn FDD được xử lý theo cách tương tự. Những lựa chọn một trong hai TDD và FDD hỗ trợ những “burst” thích ứng, trong đó những tùy chọn điều biến và mã hóa có thể được gán động trên cơ sở từng “burst” một.
a\ Định dạng khung
Đặc tả PHY được định nghĩa cho 10–66 GHz sử dụng điều biến sóng mạng đơn dạng “burst” với burst-profiling thích ứng, ở đó những tham số truyền, bao gồm
các kế hoạch điều biến và mã hóa, có thể được điều chỉnh riêng cho mỗi trạm thuê bao (subscriber station, SS) trên cơ sở từng khung (frame) một.
Hệ thống sử dụng một khung 0.5, 1 hoặc 2 ms. Khung này được chia ra thành những khe vật lý cho mục đích cấp phát và nhận biết dải thông thuộc các chuyển tiếp PHY.
Một khe vật lý được định nghĩa cho 4 ký hiệu QAM (quadrature amplitude modulation). Trong phương án TDD của PHY, khung con của đường lên kế tiếp theo khung con của đường xuống trong cùng một tần số sóng mang. Trong phương án FDD, các khung con của đường lên và đường xuống cuối cùng cũng trùng khớp nhưng chúng được mang trên những tần số riêng biệt.
Khung con của đường xuống bắt đầu với một đoạn điều khiển khung có chứa DL-MAP cho khung đường xuống hiện hành cũng như UL-MAP cho thời gian định rõ trong tương lai. Khung con đường xuống có chứa một TDM-portion (đoạn TDM) ngay tiếp theo đoạn điều khiển khung. Dữ liệu đường xuống được truyền tới mỗi SS khi sử dụng một burst-profile thỏa thuận.
Mào đầu khởi đầu khung là dãy 32 ký hiệu được tạo ra bằng lặp một dãy 16 ký hiệu .Khung điểu khiển chức năng được sử dụng để chuyển thong tin điều kiểm cho kênh tới tất cả các SS,và dữ liệu này không được bảo mật.
Trong các hệ thống, sau đoạn TDM là một đoạn TDMA có chứa một đoạn mở dầu (preamble) phụ tại điểm xuất phát của mỗi burst-profile mới. Đặc tính này cho phép hỗ trợ tốt hơn các SS bán song công.
Trong một hệ thống FDD được hoạch định hiệu quả với nhiều SS bán song công, một số có thể truyền sớm hơn trong khung hơn là chúng nhận. Vì bản chất bán song công, các SS này mất sự đồng bộ hóa với đường xuống. TDMA-preamble cho phép chúng lấy lại sự đồng bộ hóa đó.
Type PHY
Synchronization
DCD Count Count
BS_ID low BS_ID high Element count Khuôn dạng thông điệp DL_MAP
- Type(8 bit) :kiểu thông điệp quản trị.có giá trị mặc định là 2. - PHY Synchronization (32 bit):trường đồng bộ vật lý
- DCD Count (8 bit) :bộ đếm DCD
- Base station _ID low (32bit) :mã nhận dạng BS thấp - Base station _ID high (16bit) :mã nhận dạng BS cao
- Element count (16 bit) số lượng phần tử DL_MAP
DL-MAP của đoạn điều khiển khung cung cấp tới các SS các đặc tuyến cảu đường xuống. luôn có thể ứng dụng cho khung hiện thời và luôn có độ dài tối thiểu là hai block FEC. Sự chuyển tiếp PHY đầu tiên được biểu thị trong block FEC đầu tiên, cho phép thời gian xử lý thích ứng. Trong cả hai hệ thống TDD và FDD, UL-MAP cung cấp các định vị bắt đầu không muộn hơn khung đường xuống tiếp theo. Tuy vậy, UL-MAP có thể định vị sự khởi đầu khung hiện thời miễn là những thời gian xử lý và những độ trễ toàn phần (round-trip delay) phải được giám sát.
Type DL Ch_ID CCC PTR
Khuôn dạng thông điệp DCD
- Type: (8 bit) kiểu thông điệp quản trị có giá trị =1
- DL Ch_ID : Downlink Channel ID (8 bit) chỉ thị kênh đường xuống - CCC (8 bit) :bộ đếm thay đổi cấu hình
- PTR (16 bít):trường con trỏ định dạng cấu trúc đặc trưng vật lý cho kênh đường xuống.
DCD là thông điệp mô tả kênh đường xuống .một bộ nhận dạng BS 48 bit có thể lập trình trong DL_MAP. Bộ nhận dạng này và DCD dùng để nhận dạng kênh ,được sử dụng trong trường hợp khi SS nằm trên đường bao vùng phủ sóng.
Type UL Ch_ID UCD count
Element count
Allocation start time Khuôn dạng thông điệp DL_MAP
- Type: (8 bit) kiểu thông điệp quản trị có giá trị =3
- UL Ch_ID : Uplink Channel ID (8 bit) chỉ thị kênh đường lên - UCD count: (8 bit) bộ đếm UDC
- Element count: (16 bit) số lượng phần tử UL_MAP - Allocation start time(32 bit) :thời điểm bắt đầu phân phối
Khuôn dạng thông điệp UCD
Type UL Ch_ID CCC RngBS RngBE ReqBS ReqBE PHY_Ptr List_Ptr
- Type: (8 bit) kiểu thông điệp quản trị có giá trị =0
- CCC (8 bit) :bộ đếm thay đổi cấu hình - RngBS (8bit) điểm bắt đầu sắp xếp - RngBE (8bit) điểm kết thúc sắp xếp - ReqBS (8bit) điểm bắt đầu gửi yêu cầu - ReqBE (8bit) điểm kết thúcgửi yêu cầu
- PHY_Ptr (16 bít):trường con trỏ định dạng cấu trúc đặc trưng vật lý cho kênh đường xuống.
- List_Ptr (16 bít):trường mô tả kiểu con trỏ định dạng các loại burst.
UDC được sử dụng để cung cấp cho các SS thông tin về yêu cầu cơ chế cum đường lên.Thông tin UL_MAP nhận được bằng việc sử dụng bộ nhận dạng kết nối CID. Thông điệp này cung cấp một mã sử dụng xung nhịp đường lên UIUC được SS sử dụng để truyền lên. Thông điệp UL_MAP và UCD được mô tả như hình trên.
Khung con đường lên
Không giống như đường xuống, UL-MAP cấp giải thông cho các SS cụ thể. Các SS truyền trong vùng cấp phát được ấn định có sử dụng burst-profile chỉ rõ bởi UIUC (Uplink Interval Usage Code) trong mục vào (entry) UL-MAP cấp dải thông cho chúng. Khung con đường lên có thể cũng chứa những định vị trên cơ sở cạnh tranh cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu và “broadcast” hay “multicast” các yêu cầu dải thông. Những cơ hội truy cập cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu được xác định độ lớn để cho phép thêm thời gian bảo vệ các SS mà chúng đã không được giải quyết thời gian truyền cần thiết để bù lại độ trễ toàn phần (round-trip delay) cho BS.
Có 3 loại cụm có thể hiện diện trong bất kỳ khung con đường lên nào :
- Cụm tranh chấp :dựa trên duy trỳ ban đầu hoắc các cơ hội truy nhập ban đầu - Cụm tranh chấp dựa trên cơ hội mắc dịnh bằng khoảng thời gian yêu cầu để
đáp ứng truyền đa hướng hoặc vòng quảng bá
- Không tranh chấp dựa trên định vị khoảng thời gian được sắp xếp tới SS đặc biệt trong UL_MAP đảm bảo băng thông từ BS
Các cụm trên đều có thể có trong bất kỳ khung nào.Không giống như UL_MAP cấp băng thông cho các SS cụ thể. Khung con đường lên có thể chứa các định vị trên cơ sở tranh chấp cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu.
b\Lớp con hội tụ truyền TC (transmission convergence).
Giữa PHY và MAC là một lớp con hội tụ truyền TC (transmission convergence). Lớp này thực hiện sự biến đổi các PDU (protocol data units) MAC độ dài có thể thay đổi vào trong các block FEC độ dài cố định (cộng thêm có thể là một
block được rút ngắn vào đoạn cuối) của mỗi “burst”. Lớp TC có một PDU có kích thước khớp với block FEC hiện thời bị đầy. Nó bắt đầu với một con trỏ chỉ ra vị trí đầu mục PDU MAC tiếp theo bắt đầu bên trong block FEC.
Khuôn dạng PDU_TC
Khuôn dạng PDU TC cho phép đồng bộ hóa lại PDU MAC tiếp sau trong trường hợp block FEC trước đó có những lỗi không thể phục hồi được. Không có lớp TC, một SS hay BS nhận sẽ mất toàn bộ phần còn lại của một “burst” khi một lỗi không thể sửa chữa xuất hiện.
2.2.6 Các kỹ thuật truyền thông số trên lớp PHY