WiMAX hỗ trợ cả hai phương thức song công FDD và TDD trong các mô hình ứng dụng của nó.
- FDD (Frequency Division Duplexing): kỹ thuật này chia kênh tần số ra làm hai kênh riêng biệt, một tần sốđược sủ dụng cho chiều lên, còn tần số còn lại
được sử dụng cho chiều xuống.
- TDD (Time Division Duplexing): kỹ thuật này cho phép các khung đường lên và đường xuống có thể nằm trên cùng một kênh, tuy chúng ở những khe thời gian khác nhau .
Hai chếđộ song công TDD và FDD được thể hiện trong hình vẽ 3.2 dưới đây:
Hình 3.2: Hai chếđộ song công TDD và FDD
Đối với các vấn đề nhiễu, TDD yêu cầu sự đồng bộ hóa hệ thống diện rộng. Tuy nhiên, trong WiMAX TDD được thường ưu tiên ở chếđộ song công vì những lý do sau:
- TDD cho phép điều chỉnh tỷ lệ DL / UL (đường xuống / đường lên) để hỗ trợ
hiệu quả lưu lượng bất đối xứng giữa đường lên và đường xuống, trong khi với FDD, đường lên và đường xuống luôn được giữ cố định, và thông thường băng thông đường lên và đường xuống bằng nhau
- TDD bảo đảm sự trao đổi kênh nhằm hỗ trợ tốt hơn cho các kết nối thích
ứng, MIMO và các công nghệ anten nâng cao khác.
- Không giống như FDD yêu cầu một cặp kênh, TDD chỉ yêu cầu một kênh duy nhất cho cả đường lên và đường xuống, đem lại sự thích ứng linh động hơn cho việc cấp phát phổ tần số khác nhau.
- Bộ thu phát được thiết kế cho việc thực hiện TDD cũng đơn giản hơn và do vậy đỡ tốn kém hơn.
Cấu trúc khung PMP
Trong hệ thống sử dụng TDD và FDD bán song công, các trạm thuê bao chấp nhận phải được tạo bởi khoảng hở truyền dẫn giữa các trạm thuê bao thu/phát SSRTG (Subscriber Station Receive/Transmit Transition Gap) và khoảng hở truyền dẫn giữa các trạm thuê bao phát/thu SSTTG (Subscriber Station Transmit/Receive Transition Gap). Trạm gốc sẽ không thể truyền thông tin đường xuống tới một trạm muộn hơn thời gian SSRTG và trễ vòng lặp RTD (Round Trip Delay ) trước khi bắt
đầu việc lập lịch cấp phát đường lên đầu tiên của nó. Thêm vào đó, trạm thuê bao không những được phép để thu nhận mào đầu đường xuống (preamble downlink) cho mỗi khung mà nó còn chứa đựng dữ liệu DL trong đó, bảo đảm cho các khoảng
được chỉ định ở trên không được chồng lấp vào phần mào đầu. Các thông số
SSRTG và SSTTG được cung cấp bởi BS và SS dựa trên những yêu cầu trong quá trình đi vào mạng
Hình sau minh họa cấu trúc khung OFDM ở chế độ TDD.Mỗi khung được chia ra thành các khung lên và khung xuống bởi bộ Phát / Thu và Thu / Phát để
tránh đụng độ giữa đường lên và đường xuống. Trong một khung, các thông tin điều khiển đi theo đểđảm bảo hệ thống hoạt động tối ưu:
- Phần đầu khung (Preamble): Phần mào đầu, được sử dụng cho đồng bộ, là symbol OFDM đầu tiên của khung.
- Tiêu đề điểu khiển khung FCH (Frame Control Head): FCH nằm sau phần mào đầu khung. Nó cung cấp thông tin cấu hình khung như độ dài bản tin MAP, nguyên lý mã hóa và các kênh con hữu dụng.
- DL-MAP và UL-MAP: DL-MAP và UL-MAP cung cấp sự cấp phát kênh con và các thông tin điều khiển khác lần lượt cho các khung con DL và UL.
- Sắp xếp UL: Kênh con sắp xếp cho UL được cấp phát cho các trạm di động MS (Mobile Station) để điều chỉnh thời gian vòng kín, tần số và công suất cũng như yêu cầu về băng thông.
- UL CQICH: Kênh UL CQICH cung cấp cho trạm di động MS để phản hồi thông tin trạng thái kênh.
- UL ACK: Kênh UL ACK cung cấp cho trạm di động MS để phản hồi thông tin báo nhận DL HARQ.
Cấu trúc khung WiMAX OFDM được thể hiện trên hình vẽ 3.3:
Hình 3.3: Cấu trúc khung WiMAX OFDM
Kênh con được cấp phát trên đường xuống có thể hoạt động theo những cách sau: kênh con được sử dụng một phần PUSC (Partial Usage of Subchannel) khi mà chỉ một số các kênh con được cấp phát dành cho truyền dẫn. FCH sẽđược truyền đi sử dụng điều chế QPSK tốc độ1/2 với 4 sự lặp lại sử dụng biểu đồ mã hóa bắt buộc (thông tin FCH sẽđược gửi vào trong 4 kênh con cùng với số lượng kênh con logic kế tiếp) trong vùng PUSC. FCH chứa đựng tiền tố khung DL (DL_Frame_Prefix)
được biểu diễn ở hình dưới và độ dài lý thuyết của bản tin DL MAP đi theo trực tiếp DL_Frame_Prefix, và mã hóa lặp được sử dụng cho bản tin UL MAP.
Việc chuyển trạng thái từ giữa điều chế và mã hóa diễn ra ở ranh giới các khe
trong miền thời gian (trừ miền AAS) và ở các kênh con bên trong ký hiệu OFMDA
trong miền tần số.
Trong WiMax, việc sử dụng kênh con linh hoạt được thực hiện dễ dàng do phân đoạn kênh con và vùng hoán vị. Một phân đoạn là một sự phân mảnh của các kênh con OFDMA sẵn có (một đoạn có thể gồm toàn bộ các kênh con). Một đoạn
được sử dụng để triển khai một trường hợp đơn lẻ của MAC. Như vậy , khung OFMDA có thể chứa nhiều vùng (như là PUSC, FUSC, PUSC với tất cả các kênh con, FUSC tùy chọn, AMC, USC1 và USC2 …). Vùng hoán vị là một số lượng các ký hiệu OFDMA liền kề trong DL hoặc UL mà sử dụng cùng hoán vị. Khung con DL hoặc UL bao gồm nhiều hơn một vùng hoán vịđược mô tả trên dưới.
Khung OFDMA với cấu trúc đa vùng được thể hiện trên hình vẽ 3.4:
Hình 3.4: Minh họa khung OFDMA với cấu trúc đa vùng
Những giới hạn dưới đây được ứng dụng cho cấp phát đường xuống:
- Số lượng tối đa cho các vùng đường xuống là 8 trong một khung con đường xuống
- Đối với mỗi SS, số lượng tối đa các burst được giải mã trong một khung con
đường xuống là 64. Nó bao gồm tất cả các burst không có CID hoặc CID trùng với CID của SS.
- Đối với mỗi SS, số lượng tối đa các burst truyền một cách đồng thời và trực tiếp tới MS được giới hạn bởi các giá trị lý thuyết trong Max_Num_TLV (bao gồm tất cả các burst không có CID hoặc có CID trùng với CID của MS). Các burst truyền đồng thời là những burst chia sẻ những ký hiệu OFDMA giống nhau. Trước khi MS hoàn thành việc trao đổi với BS sẽ
truyền dữ liệu tới MS đồng thời trong burst dữ liệu đầu tiên của mỗi ký hiệu. Nếu BS cấp phát nhiều dữ liệu burst hay zone hơn thì sau đó SS sẽ được yêu cầu giải mã các burst/zone đầu tiên trước khi đạt tới giới hạn.
