Khung TDD bao gồm hai loại khung con là khung chỉ định cho đường xuống (Download) và khung chỉ định cho đường lên (Upload). Độ dài khung có thể là 0.5, 1, 2ms. Chiều dài của 2 khung có thể là khác nhau.
Đường lên (Upload)sử dụng phương thức đa truy nhập TDMA, ở đó băng thông được chia thành các khe thời gian. Mỗi một khe thời gian được chỉ định cho một MS (trạm di động) riêng lẻ đang được BS (trạm gốc) phục vụ.
26
Hình 2.5: Cấu trúc khung TDD
27
Hình 2.7: DL burst
Hình 2.8: Một định dạng burst khác.
Khung đường xuống (Download) bắt đầu bằng một chuỗi mào đầu dài dành cho việc đồng bộ, tiếp theo là burst tiêu đề điều khiển khung và cuối cùng là các burst dữ liệu. Burst khung tiêu đề điều khiển là một symbol OFDM dài, điều chế QPSK mức ½. Các thông số vật lý của các burst dữ liệu gửi xuống được lưu giữ trong trường DL-MAP. Và để phân biệt giữa 2 khung Download và Upload thì khung được chèn thêm một khoảng thời gian TTG.
Khung Upload được bắt đầu bằng một khoảng thời gian Ranging dành cho việc thăm dò kết nối, theo sau là chuỗi bít yêu cầu băng thông, cuối cùng là các gói PDU được gửi lên bởi các trạm thuê bao. Mỗi PDU chỉ chứa duy nhất một busrt dữ liệu và thường bắt đầu bằng một chuỗi mào đầu ngắn. Trường DL-MAP lưu giữ các thông số vật lý của burst Upload.
28
Hình 2.9: Cấu trúc khung TDD trong chuẩn 802.16
Trong chế độ Điểm- đa Điểm, trạm gốc BS gửi quảng bá các burst dữ liệu trong khung DL, tất cả trạm thuê bao SS sẽ lắng nghe nhưng chỉ có thuê bao có địa chỉ được đánh trên PDU xử lý gói tin. Trong khung Upload, các trạm thuê bao SS gửi các dữ liệu về trạm gốc theo dạng đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA. Dựa trên việc đo đạc và học hỏi từ tầng vật lý trạm SS sẽ điều hợp các thông số như điều chế, tốc độ truyền, sơ đồ FEC. Tại điểm đầu của mỗi frame, trạm gốc sẽ lập lịch việc cấp phát băng thông cho các hướng Upload và Download để đàm phán các yêu cầu về QoS.
2.1.4 Các đặc tính khác của lớp Vật lý (PHY).
WiMAX di động đã đưa ra các kỹ thuật: AMC- điều chế thích nghi và mã hóa, HARQ- Yêu cầu lặp lại tự động kiểu kết hợp, CQICH- phản hồi kênh nhanh để nâng cao khả năng phủ sóng, dung lượng cho WiMAX trong các ứng dụng di động.
Trong WiMAX di động ở đường xuống, bắt buộc phải có các hỗ trợ điều chế QPSK, 16QAM và 64QAM, còn ở đường lên, 64QAM là tùy chọn. Cả mã hóa vòng và mã hóa Turbo vòng với tốc độ mã thay đổi và mà lặp cũng được hỗ trợ. Ngoài ra, mã khối Turbo và mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC) cũng được
29
hỗ trợ tùy chọn. Bảng 2 tổng kết các nguyên lý mã hóa và điều chế hỗ trợ trong WiMAX. Hƣớng xuống- DL Hƣớng lên- UL Điều chế BPSK, QPSK, 64QAM 16QAM PBSK, QPSK 64QAM 16QAM Tốc độ mã hóa CC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 1/2, 2/3, 5/6 CTC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 1/2, 2/3, 5/6 Mã lặp x2, x4, x6 x2, x4, x6
Bảng 2.1 : Nguyên lý mã hóa và điều chế hỗ trợ trong WiMAX
Sự tổ hợp các kỹ thuật điều chế và các tốc độ mã đem lại các kết quả khác nhau cho tốc độ dữ liệu. Bảng 3 (với độ rộng các kênh là 5 và 10 MHz với các kênh con PUSC). Độ dài khung là 5ms. Mỗi khung có 48 biểu trưng (symbol) OFDM với 44 biểu trưng sẵn sàng cho việc truyền dữ liệu.
Băng thông hệ thống 5MHz 10MHz Dạng vật lý 512 OFDMA 1024 OFDMA Điều chế và mã hóa Tốc độ dữ liệu (kbps) DL UL DL UL BPSK, 1/2 Không ứng dụng QPSK, 1/2 2.520 653 5.040 1.344 QPSK, 3/4 3.780 979 7.560 2.016 16QAM, 1/2 5.040 1.306 10.080 2.688 16QAM, 3/4 7.560 1.958 15.120 4.032 64QAM, 1/2 7.560 1.958 15.120 4.032
30
64QAM, 2/3 10.080 2.611 10.160 5.376
64QAM, 3/4 11.340 2.938 22.680 6.048
64QAM, 5/6 12.600 3.264 25.200 6.720
Bảng 2.2 : Tốc độ dữ liệu tại tầng Vật lý cho một số kênh truyền.
Bộ lập lịch trạm gốc xác định tốc độ dữ liệu phù hợp cho mỗi burst dựa trên kích thước bộ đệm và điều kiện truyền sóng ở phía thu, v.v… Một kênh chỉ thị chất lượng kênh (Channel Quanlity Indicator- CQI) được sử dụng để cung cấp thông tin trạng thái kênh từ thiết bị đầu cuối người dùng đến bộ lập lịch trạm gốc. Thông tin trạng thái kênh tương ứng từ kênh CQICH gồm: CINR vật lý, CINR hiệu quả, lựa chọn chế độ MIMO và lựa chọn kênh con lựa chọn tần số.
WiMAX di động cũng hỗ trợ HARQ với giao thức “Dừng và Đợi” N kênh để cung cấp khả năng đáp ứng nhanh sự đóng gói lỗi và cải tiền khả năng phủ sóng đường biên Cell. Ngoài ra để cải thiện hơn nữa sự ổn định của đường truyền, một kênh dành riêng báo hiệu ACK được sử dụng ở đường lên.
WiMAX cũng cung cấp báo hiệu cho phép hoạt động ở chế độ không đồng bộ. Chế độ này cho phép các độ trễ khác nhau giữa những lần truyền lại và vì vậy đem lại sự linh hoạt cho bộ lập lịch. HARQ kết hợp với CQICH và AMC sẽ cung cấp khả năng thay đổi đường truyền trong môi trường di động với tốc độ không vượt quá 120km/h.