Đề tài công nghệ Wimax

Bài thực hành môn mạng truyền thông công nghệ winmax

BÀI THỰC HÀNH MÔN : MẠNG TRUYỀN THÔNG

Đề tài 2: Công nghệ WiMax

GVHD: Đặng Trung Thành Sinh Viên:NHÓM 2

1 Huỳnh Thị Hải Âu

2 Võ Thị Mỹ Chanh

3 Nguyễn Thị Như

4 Đào Thị Hoài Thương

5 Võ Thị Ngọc Vĩ

Phần I: Tổng quan về công nghệ WiMax

1.Công nghệ vô tuyến.

Công nghệ vô tuyến dựa trên môi trường truyền dẫn là môi trường không khí, khíquyển truyền thông tin thông qua sự truyền sóng điện từ trong môi trường vôtuyến.Cho đến nay, vô tuyến trở thành một hệ thống các công nghệ đa dạng phongphú gồm rất nhiều thành phần như công nghệ Viba, công nghệ vô tuyến bằng vệtinh, công nghệ vô tuyến di động…

2.WIMAX trong công nghệ vô tuyến

2.1 Giới thiệu về WIMAX

-WiMAX là một lĩnh vực thương mại công nghiệp, đi đầu và phát triển bởi cáccông ty hàng đầu sản xuất linh kiện và thiết bị truyền thông Tiêu chuẩn đượcsửdụng cho phép kết nối thiết bị của nhiều hãng khác nhau nếu cùng thoả mã cácđiều kiện của Certification Wimax dựa trên tiêu chuẩn IEEE* 802.16 và ETSI*HIPERMAN

-Tiêu chuẩn 802.16a là công nghệ không dây mạng metropolitan area network(MAN) cung cấp khả năng thay thế các công nghệ truyền thống sử dụng cáp, DSL

và T1/E1, last mile sang không cần sử dụng cáp Và tương thích với việc kết nốicác hot spots 802.11 tới mạng Internet

-WiMAX sẽ nhanh chóng được hoàn hiện trong thờigian tới vớikhả năng tươngthích và khả năng đáp ứng bằng các thiết bị của các hãng khác nhau Với ưu thếcủa mình.Wimax đang là lĩnh vực được rất nhiều công ty trên thế gới để ý, nghiêncứu và phát triển

-WiMAX đã được khởi động kể từ tháng 4 – 2001 dựa trên tiêu chuẩn 802.16bằng việc kết hợp chặt chẽ với Wi-Fi 802.11

2.2 Xu thế phát triển của công nghệ vô tuyến:

- Xu hướng băng thông rộng di động

Thế giới đang bước vào kỷ nguyên hội tụ của thông tin di động, máy tính vàInternet Điều này đã và đang tạo nên một xã hội đa phương tiện băng rộng Các

hệ thống tế bào hiện nay (thường hiểu là các hệ thống 2G) tuy đã được tối ưu hóacho các dịch vụ thoại thời gian thực nhưng chúng có khả năng rất hạn chế trongviệc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện băng rộng bởi vì chúng có tốc độ truyền

dữ liệu chậm và màn hiển thị nhỏ Các hệ thống IMT-2000, hay gọi là các hệthống 3G, đang trong quá trình phát triển với tốc độ dữ liệu nhanh hơn lên tới

384kbit/s (2Mbit/s về sau) và có màn hiển thị tốt hơn các hệ thống 2G Thông tintruyền qua Internet sẽ ngày càng phong phú hơn Các dịch vụ đa phương tiệnbăng rộng chẳng bao lâu nữa sẽ tràn đầy trong mạng cố định dựa trên công nghệInternet thế hệ tiếp theo Tuy nhiên, khả năng của các hệ thống 3G không thể đápứng được nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ đa phương tiện băng rộng Điềunày đặt ra là phải có một hệ thống thông tin mới có khả năng đáp ứng được cácnhu cầu của truyền thông đa phương tiện.

Các hệ thống tế bào đã mở ra một thời kỳ tiến bộ trong công nghệ vô tuyến vànhững thay đổi trong nhu cầu của người sử dụng (như trong hình 1.1) Bảng 1.1chỉ ra sự tiến hóa của các hệ thống tế bào từ 1G đến 4G Cùng với sự bùng nổ củalưu lượng Internet trong mạng cố định, yêu cầu cho các dải dịch vụ đang trở nênmạnh mẽ hơn thậm chí trong các mạng thông tin di động Hệ thống tế bào 4G sẽ

hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn các hệ thống tế bào 3G (W-CDMA,CDMA2000)

Tổng quan về các hệ thống thông tin tế bào.Các hệ thống mà hỗ trợ các dịch vụ dữliệu tốc độ cực cao (ví dụ 1Gbit/s) thường là không có khả năng cung cấp mộtvùng bao phủ toàn quốc

-Thách thức phía trước : thách thức đầu tiên về mặt công nghệ của WiMAX đãđược vượt qua sau khi Hội Truyền thông vô tuyến điện ITU chấp nhận đưaWiMAX vào họ công nghệ IMT-2000 Quyết định này đảm bảo cho các nhà khaithác và nhà quản lý trên toàn thế giới có thể yên tâm đầu tư vào WiMAX Điềunày đặc biệt quan trọng tại Châu AÁ đối với băng tần 2.5 GHz

Phần II: Công nghệ WiMax.

1 Lịch sử, quá trình phát triển.

1.1 Lịch sử.

Vào giữa những năm 90, ngành công nghiệp công nghệ cao đang có nhữngbước phát triển đáng kể, và đây cũng là thời điểm bùng nổ những ý tưởng mới.Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã nhận thấy nhu cầu to lớn của truy cậpInternet sử dụng băng thông Nhiều công ty truyền thông bắt đầu xây dựng kếhoạch và thiết kế những mạng phân phối có thể xử lý lưu lượng lớn Các phươngpháp truy nhập mạng đều có những đặc điểm riêng:

• Moderm quay số điện thoại thì tốc độ thấp

• ADSL có tốc độ lên đến 8Mb/s nhưng cần có đường dây kết nối

• Các thuê bao riêng thì giá đắt lại khó triển khai ở những địa hìnhphức tạp.

• Hệ thống thông tin di động, GSM, GPRS có tốc độ truyền thấp

• Mạng Wifi (hay LAN không dây) chỉ áp dụng cho những máy tính

1.2 Quá trình phát triển.

Quá trình phát triển của WiMax trải qua các chuẩn sau:

a Chuẩn cơ bản 802.16 basic

Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giaodiện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC (Media Access Control)chung Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - BaseStation) và người sử dụng (SS - Subscriber Station) Trong một vùng phủ sóng,trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dự liệu (traffic) Điều đó có nghĩa là sẽkhông có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau Nối kết giữa BS và SS sẽgồm một kênh uplink và downlink Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khikênh downlink có đặc điểm broadcast Trong trường hợp không có vật cản giữa SS

và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao Ngược lại,thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu

b Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX

- 802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2 - 11 GHz Đây

là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt đượccác chướng ngại trên đường truyền 802.16a còn thích ứng cho việc triển khaimạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thôngqua một thiết bị cuối khác Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽđược nới rộng

- 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần từ 5 – 6 Ghz với mục đích

cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS) Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tincủa những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khácnhau (class of service) Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a

- 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần từ

10-66GHz với mục đích cải tiến interoperability.

- 802.16d : Có một số cải tiển nhỏ so với chuẩn 802.16a Chuẩn này được

chuẩn hóa 2004 Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này

- 802.16e : Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hóa Đặc điểm nổi bật

của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớnnhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h)

- Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f, 802.16h

2 Ưu điểm, nhược điểm của công nghệ WiMax.

2.1 Ưu điểm.

Kiến trúc mềm dẻo: WiMax hỗ trợ một vài kiến trúc hệ thống, bao gồm điểm tới

điểm, điểm tới đa điểm, bao phủ khắp nơi MAC (điều khiển truy cập phương tiện)WiMax hỗ trợ điểm tới đa điểm và các dịch vụ ở khắp nơi bằng cách sắp xếp mộtkhe thời gian cho mỗi trạm thuê bao (SS)

Bảo mật cao: WiMax hỗ trợ ASE (chuẩn mật mã hóa tiên tiến) và DES (chuẩn

mật mã hóa số lượng) Bằng cách mật mã hóa các liên kết giữa BS và SS, WiMaxcung cấp các thuê bao riêng (chống nghe trộm) và bảo mật trên giao diện khôngdây băng rộng Đồng thời chông ăn trộm dịch vụ và bảo vệ dữ liệu

Triển khai nhanh: So với sự triển khai cảu các giải pháp dây, WiMax yêu cầu ít

hoặc không yêu cầu kế hoạch mở rộng Khi anten được lắp đặt và được cấp nguồn,WiMax sẽ sẵn sàng phục vụ Triển khai WiMax có thể hoàn thành trong mấy giờ,

so với mấy tháng cho các giải pháp khác

QoS WiMax: WiMax có thể được tối đa hóa hỗn hợp lưu lượng được mang.

Dung lượng cao: sử dụng điều chế bậc cao và độ rộng băng tần, các hệ thốngWiMax có thể cung cấp độ rộng băng tần đáng kể cho các người sử dụng đầu cuối

Độ bao phủ rộng hơn: WiMax hỗ trợ các điều chế đa mức bao gồm: BPSK,

QPSK, 16 – QAM và 64 – QAM Khi được trang bị với một bộ khuyeechs đạicông suất lớn và hoạt động với điều chế mức thấp, các hệ thống WiMax có thể baophủ một vùng địa lí rộng khi đường giữa BS và SS thông suốt

Mang lại lợi nhuận: WiMax dựa trên chuẩn quốc tế mở, chi phí thấp, các

chipsetđược sản xuất hàng loạt điều chỉnh giá giảm xuống

Dịch vụ đa mức: Là loại mà Qó đạt được dựa vào hợp đồng mức dịch vụ (SLA)

giữa nhà cung cấp và người sử dụng Có những SLA khác nhau cho những ngườiđăng kí khác nhau và thậm chí cho những người đăng kí khác nhau trong cùngmột SS

Khả năng cùng vận hành: WiMax dựa vào các chuẩn trung lập, quốc tế, làm cho

người sử dụng đầu cuối có thể dễ dàng truyền tải và sử dụng SS của họ tại các vịtrí khác nhau, hoặc với các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau

Khả năng mang theo được: Với hệ thống tổ ong, khi SS WiMax được cấp côngsuất, nó tự nhận dạng và xác định các đặc tính của BS

Tính di động: các cải tiến của chuẩn 802.16e IEEE tạo ra cho lớp vật lí OFDMA

và OFDM để cung cấp các thiết bị và dịch vụ trong môi trường di động

Quá trình hoạt độn tầm nhìn không thẳng: WiMax dựa vào công nghệ NLOS

có dung lượng vốn có để phân phát độ rộng băng tần rộng của NLOS WiMax chopheps car hai coong nghệ TDD và FDD cho phân chia đường dẫn của hướng lên

và hướng xuống

2.2 Nhược điểm, hạn chế.

• Ảnh hưởng của thời tiết xấu đặc biệt là mưa to làm gián đoạn các dịch vụ.

• Các sóng vô tuyến điện lân cận có thể gây nhiễu với kết nối WIMAX và là nguyên nhân gây suy giảm dữ liệu trên đường truyền hoặc làm mất kết nối

• Ngoài ra vì đây là công nghệ hoàn toàn mới do đó việc chuẩn hóa chưathực sự trên phạm vi toàn thế giới nên khó khăn trong lắp ráp, thay thế ở cáckhu vực khác nhau

3 Nguyên tắc hoạt động.

WIMAX sử dụng kĩ thuật phát sóng vô tuyến ngắn để kết nối các máy tính tớimột khu vực của thông qua các dây kết nối ADSL hoặc các bộ biến đổi cáp Do đórất phù hợp với không gian gần từ các trạm chính nơi mà yêu cầu thiết lậpđường nối dữ liệu tới mạng toàn cầu được đưa ra

Sử dụng trong vòng 3 đến 5 dặm của trạm chính sẽ có thể thiết lập đường truyềnvới tốc độ lên tới 70Mb/s Người sử dụng trong vòng bán kính 30 dặm từ trạmchính với một anten ROD và truyền trong tầm nhìn thẳng sẽ có thể kết nối với tốc

Các anten thu, phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia truyền sóng thẳnghoặc các tia phản xạ

Trong trường hợp truyền thẳng các anten được đặt cố định trên các điểm cao, tínhiệu ổn định và tốc độ truyền có thể đạt tối đa Có thể sử dụng ở tần số cao lên đến

thông sử dụng cũng lớn hơn

Nếu có tia phản xạ thì WIMAX dùng băng tần thấp hơn 2 - 11Ghz vì ở tần số thấptín hiệu dễ dàng vượt qua các vật cản, có thể phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng quacác vật để đến đích

Về mặt cấu trúc phân lớp, WIMAX được chia thành 4 lớp:

• Lớp con tiếp ứng (convergence) làm nhiệm vụ giao diện giữa lớp đa truynhập và các lớp trên

• Lớp đa truy nhập (MAC)

Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004

Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với cácanten đặt cố định tại nhà các thuê bao Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháptương tự như chảo thông tin vệ tinh

Mô hình ứng dụng WiMAX cố định

Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất nhiêntín hiệu thu không khỏe bằng anten ngoài trời Băng tần công tác (theo quy định vàphân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz Độ rộng băng tầng là3,5MHz Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến cácmodem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyềnphát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang) Sơ đồ kết cấumạng WiMAX được đưa ra trên hình trên Trong mô hình này bộ phận vô tuyếngồm các trạm gốc WiMAX BS (làm việc với anten đặt trên tháp cao) và các trạmphụ SS (SubStation) Các trạm WiMAX BS nối với mạng đô thị MAN hoặc mạngPSTN

4.2 WiMax di động.

Công nghệ WIMAX không chỉ sử dụng cho hệ thống cố định mà người ta còn rấtchú trọng đến công nghệ di động do đây là một thế mạnh cho tương lai của côngnghệ này Sau đây là một số đặc tính riêng của WIMAX di động:

 Chế độ rỗi cung cấp một cơ cấu cho thiết bị di động MS trở thành khảdụng theo chu kỳ đối với việc nhắn tin lưu lượng quảng bá tuyến xuống

DL không cần đăng ký ở một trạm gốc xác định khi thiết bị di động dichuyển qua một môi trường vô tuyến giao bởi nhiều trạm gốc Chế độrỗi tạo thuận lợi cho thiết bị di động nhờ việc loại bỏ yêu cầu chuyểnvùng và các hoạt động thông thường khác và tạo thuận lợi cho mạng vàtrạm gốc nhờ việc bỏ qua giao tiếp vô tuyến và lưu lượng chuyển vùngmạng khỏi các thiết bị di động không kích hoạt trong khi vẫn cung cấp

phương thức đơn giản theo chu kỳ thời gian (nhắn tin) để cảnh báo chothiết bị di động sắp có lưu lượng tuyến xuống DL

b.Chuyển vùng:

Có 3 phương thức chuyển vùng hỗ trợ trong chuẩn 802.16e:

 Chuyển vùng cứng (HHO)

 Chuyển đổi trạm gốc nhanh (FBSS)

 Chuyển giao đa dạng riêng (MDHO)

Trong những phương thức này HHO là bắt buộc trong khi FBSS và MDHO làhai phương thức lựa chọn

Khi FBSS được hỗ trợ, thiết bị di động MS và trạm gốc BS duy trì một danhsách các BS mà liên quan trong FBSS với thiết bị di động Tổ hợp này được gọi là

tổ hợp tích cực Trong FBSS, thiết bị di động giám sát liên tục các trạm gốc trong

tổ hợp tích cực Trong số các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tích cực, một BS chủchốt được xác định Khi hoạt động trong FBSS, thiết bị di động MS chỉ thông tinvới trạm gốc chủ chốt bằng các bản tin tuyến lên và tuyến xuống bao gồm quản lý

và các kết nối lưu lượng Việc chuyển đổi từ một trạm gốc chủ này sang một trạmkhác (tức là chuyển vùng BS) được thực hiện không cần chỉ dẫn rõ dàng các bảntin báo hiệu HO Trạm BS chủ cập nhật các thủ tục được thiết lập bằng cường độtín hiệu thông tin của trạm gốc cung cấp dịch vụ qua kênh CQI Một chuyển vùngFBSS bắt đầu với một quyết định bởi một thiết bị di động thu hoặc phát dữ liệu từtrạm gốc chủ mà có thể thay đổi trong tổ hợp tích cực Thiết bị di động quét cáctrạm gốc BS bên cạnh và lựa chọn những trạm mà phù hợp để kết hợp vào trong tổhợp tích cực Thiết bị di động báo cáo cho các trạm gốc được lựa chọn và tổ hợptích cực cập nhật thủ tục được thực hiện nhờ trạm gốc và thiết bị di động Thiết bị

di động giám sát liên tục cường độ tín hiệu của các trạm gốc BS ở trong tổ hợptích cực và lựa chọn một trạm gốc BS từ tổ hợp này trở thành trạm gốc chủ Thiết

bị di động MS báo cáo cho trạm gốc chủ được chọn trên CQICH hoặc thiết bị diđộng khởi tạo bản tin yêu cầu chuyển vùng HHO Một yêu cầu quan trọng củaFBSS đó là dữ liệu được phát tương hỗ tới tất cả các thành viên của tổ hợp cáctrạm gốc tích cực có thể phục vụ thiết bị di động

Đối với các thiết bị di động MS và các trạm gốc BS mà hỗ trợ MDHO, thiết bị

di động MS và trạm gốc BS duy trì một tổ hợp tích cực các trạm gốc BS liên quantrong MDHO với thiết bị di động Trong số các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tíchcực, một trạm gốc BS chủ được xác định Chế độ hoạt động chuẩn ám chỉ trườnghợpMDHO tiêu biểu với tổ hợp tích cực gồm một trạm gốc đơn Khi hoạt độngtrong MDHO, thiết bị di động thông tin với tất cả các BS bằng tổ hợp các bản tinunicast tuyến lên hoặc tuyến xuống và lưu lượng từ nhiều các BS trong cùng mộtđơn vị thời gian Đối với MDHO tuyến xuống, 2 hay nhiều hơn các trạm gốc BScung cấp truyền dẫn dữ liệu tuyến xuống của MS đồng bộ như là sự kết hợp đadạng được thực hiện ở thiết bị di động MS Đối với MDHO tuyến lên, truyền dẫn

từ thiết bị di động MS được thu bởi nhiều trạm gốc BS mà ở đó việc lựa chọn đadạng thông tin thu được thực hiện

4.2.Công nghệ

4.2.1 Lớp vật lí.

4.2.1.1 OFDM

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một kĩ thuật ghép kênh chianhỏ băng thông thành nhiều sóng mang con tần số.Trong một hệ thống OFDM,luồng dữ liệu đầu vào được chia thành một số luồng con song song có tốc độ dữliệu giảm (vì vậy tăng khoảng kí hiệu) và mỗi luồng con được điều chế, được pháttrên một sóng mang con trực giao riêng Khoảng thời gian kí hiệu tăng cải thiện độmạnh của OFDM cho trải trễ Hơn nữa, tiền tố vòng (CP) có thể loại trừ hoàn toànnhiễu kí hiệu (ISI) chỉ cần khoảng thời gian CP dài hơn trải trễ kênh CP thường là

sự lặp lại các mẫu trước đó của phần dữ liệu của khối được gắn vào điểm bắt đầutải trọng dữ liệu như trong hình 3.2 CP ngăn chặn nhiễu khối, tạo vòng xuất hiệnkênh và cho phép cân bằng miền tần số ít phức tạp Mặt hạn chế của CP là nó đưa

ra mào đầu (overhead) làm giảm hiệu quả băng thông Khi mà CP làm giảm mộtphần băng thông, thì ảnh hưởng của CP giống với “hệ số roll-off” trong hệ thốngđơn sóng mang sử dụng bộ lọc cosin tăng Vì OFDM cónhiều đoạn cong, hầu hếtphổ “brick-wall”, một phân số lớn băng thông kênh được cấp phát có thể được sửdụng cho truyền dẫn dữ liệu, điều này có thể giúp làm giảm tổn thất hiệu quả vìtiền tố vòng

Kiến trúc cơ bản của một hệ thống OFDM

OFDM khai thác phân tập tần số của kênh đa đường bởi mã hóa và đan xen thôngtin qua sóng mang con trước khi truyền dẫn Điều chế OFDM có thể được thựchiện hiệu quả với biến đổi Fourrier ngược nhanh (IFFT), mà cho phép một sốlượng lớn sóng mang con (lên tới 2048) với độ phức tạp thấp Trong một hệ thốngOFDM, tài nguyên khả dụng trong miền thời gian là các kí hiệu OFDM và trongmiền tần số là các sóng mang con Các tài nguyên thời gian và tần số có thể đượcsắp xếp thành các kênh con để cấp phát cho từng người sử dụng Đa truy nhậpghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) là một kế hoạch ghépkênh/đa truy nhập để cung cấp hoạt động ghép kênh của luồng dữ liệu từ nhiều

người sử dụng trên các kênh con đường xuống và đa truy nhập đường lên bởi cáckênh con đường lên.

4.2.1.2 Cấu trúc lớp kí hiệu OFDM và phân kênh con.

Cấu trúc kí hiệu OFDMA gồm có 3 loại sóng mang con

• Sóng mang con dữ liệu để truyền dẫn dữ liệu

• Sóng mang con hoa tiêu cho mục đích ước tính và đồng bộ

• Sóng mang con vô giá trị không dùng cho truyền dẫn, mà sử dụng cho cácdải bảo vệ và các sóng mang DC

Các sóng mang con tích cực (dữ liệu và hoa tiêu) được nhóm thành các tập con gọi

là các kênh con Lớp vật lí OFDMA WIMAX hỗ trợ kênh con trong cả DL và UL.Đơn vị tài nguyên thời gian - tần số nhỏ nhất của phân kênh con là một khe bằn 48tone dữ liệu (sóng mang con)

Có hai loại hoán vị sóng mang con phân cho kênh con:phân tập và liền kề Hoán

vị phân tập đưa các sóng mang con giả ngẫu nhiên vào dạng một kênh con Nócung cấp phân tập tần số và trung bình hóa nhiễu giữa các tế bào Các hoán vịphân tập bao gồm DL FUSC (sóng mang con được sử dụng hoàn toàn), DL PUSC(sóng mang con được sử dụng một phần), UL PUSC và các hoán vị không bắtbuộc

Cấu trúc sóng mang con OFDMA

13

Các thông số S-OFDMA

4.2.1.4 Cấu trúc khung TDD.

PHY 802.16e hỗ trợ TDD và hoạt động FDD song công và bán song công

TDD thì ưu tiên hơn cho mô hình song công với các lý do sau đây:

• TDD cho phép điều chỉnh tỉ lệ đường lên/đường xuống để hỗ trợ hiệu quảlưu lượng đường lên/đường xuống không đối xứng, trong khi đó với FDD, đườnglên và đường xuống lúc nào cũng cố định và nhìn chung thì băng thông UL và DLbằng nhau

• TDD đảm bảo những đặc quyền kênh để hỗ trợ tốt hơn thích ứng đường,MIMO và các kĩ thuật anten ưu điểm chống lặp khác

• Không giống FDD, cái mà yêu cầu một cặp kênh, TDD chỉ yêu cầu mộtkênh đơn cho cả đường lên và đường xuống, cung cấp tính mềm dẻo tốt hơn đểthích ứng cấp phát phổ rộng khác nhau

• Thiết kế máy thu phát vô tuyến cho TDD thì ít phức tạp hơn nên rẻ hơn

Cấu trúc khung WIMAX OFDMA

Trong một khung, các thông tin điều khiển sau đây được sử dụng để đảm bảo hoạtđộng hệ thống bình thường:

 Đoạn mở đầu: đoạn mở đầu được sử dụng cho đồng bộ, là kí hiệu

OFDM đầu tiên của khung

 Tiêu đề điều khiển khung (FCH): FCH nằm sau đoạn mở đầu nó

cung cấp thông cấu hình khung giống như độ dài bản tin MAP và kếhoạch mã hóa và thích hợp việc sử dụng các kênh con

 DL-MAP và UL-MAP: DL-MAP và UL-MAP cung cấp cấp phát

kênh con và các thông tin điều khiển khác cho tách biệt các khung con

DL và UL

 Sắp xếp UL: kênh con sắp xếp UL được cấp phát cho trạm di động

(MS) để thực hiện chống lặp thời gian, tần số và điều chỉnh công suấtbằng các yêu cầu băng thông

 UL CQICH: Kênh UL CQICH được cấp phát cho MS để thông tin

trạng thái kênh hồi tiếp

 UL ACK: UL ACK được cấp phát cho MS để chấp nhận DL HARQ

hồi tiếp

4.2.1.5 Các đặc trưng cơ bản của lớp vật lí.

Điều chế thích ứng và mã hóa (AMC), yêu cầu lặp lại tự động nhanh (HARQ) vàhồi tiếp kênh nhanh (CQICH) được giới thiệu với WIMAX di động để tăng mật độ

và công suất cho WIMAX trong các ứng dụng di động

Hỗ trợ QPSK, 16QAM và 64QAM có tính bắt buộc trong DL của WIMAX diđộng Trong UL, 64QAM là không bắt buộc Cả mã xoắn (CC) và mã turbo xoắn

(CTC) với độ dài mã thay đổi và mã hóa lặp được hỗ trợ Mã turbo khối mã kiểmtra cờ mật độ thấp (LDPC) được hỗ trợ nhưng hông bắt buộc.

Các điều chế và mã hóa được hỗ trợ

Trạm gốc sắp xếp xác định tốc độ dữ liệu thích hợp (hoặc hiện trạng burst) chomỗi burst được cấp phát dựa vào cỡ bộ đệm, điều kiện truyền kênh tại phía thu Một kênh chỉ thị chất lượng kênh (CQI) được dùng để cung cấp thông tin trạngthái kênh có thể được hồi tiếp bởi CQICH gồm có: CINR vật lí, tác động CINR,lựa chọn mô hình MIMO và lựa chọn kênh con lựa chọn tần số Với sự thực hiệnTDD, thích ứng đường cũng có thể đem lại ưu điểm của đặc quyền kênh để cungcấp phạm vi của điều kiện kênh chính xác hơn (giống như sự thăm dò)

Yêu cầu lặp tự động nhanh (HARQ) được hỗ trợ bởi WIMAX di động HARQ chophép sử dụng N kênh giao thức “stop and wait”, cung cấp đáp ứng nhanh với cáclỗi gói và cải thiện mật độ cạnh tế bào Theo đuổi tính kết hợp và không bắt buộc,

sự thừa lãi (incremental redundancy) được hỗ trợ để cải thiện độ tin cậy của truyềnlại Một kênh ACK riêng cũng được cung cấp trong đường xuống cho tín hiệuHARQ ACK/NACK

Hoạt động HARQ đa kênh cũng được hỗ trợ ARQ dừng và đợi đa kênh với một

số nhỏ kênh là một giao thức đơn giản hiệu quả để giảm yêu cầu bộ nhớ choHARQ và dừng WIMAX cung cấp tín hiệu để cho phép hoạt động không đồng bộhoàn toàn Hoạt động không đồng bộ cho phép trễ khác nhau giữa các truyền lại,đưa ra độ tin cậy hơn để sắp xếp tại giá trị của cộng phần đầu (overhead) cho mỗicấp phát truyền lại HARQ kết hợp cùng với CQICH và AMC cung cấp thích ứngđường mạnh hơn trong môi trường di động tại tốc độ của xe ô tô khoảng 120km/h

4.2.1.6 So sánh OFDM và OFDMA.

WIMAX fixed áp dụng công nghệ OFDM

WIMAX theo chuẩn 802.16eáp dụng công nghệ OFDMA

Hai công nghệ này có vài sự khác biệt như sau:

• Công nghệ OFDMA cũng áp dụng cách chia băng to thành các băng contrực giao giống như OFDM, tuy nhiên ở OFDMA, các sóng mang con nàyđược nhóm lại thành các nhóm, mỗi nhóm sẽ được gán cho một người dùngkhác nhau Ngoài các sóng mang dữ liệu và bảo vệ, trong OFDMA còn cócác sóng mang đánh dấu (Pilot Carriers) nhằm phục vụ cho việc đồng bộ

• Trong OFDM chỉ một người dùng hoạt động trong một khe thời gian, tuynhiên, trong OFDMA, nhiều người dùng có thể cùng hoạt động trong mộtkhe thời gian Do đó, nếu chỉ có một người dùng trong khe thời gian, toàn

bộ công suất sẽ được dồn lại cho người dùng này Điều này mang lại độ lợi15dB so với OFDM

• Trong OFDMA nhiều người dùng có thể chia sẻ một khe thời gian nên việcquản lí phổ tần số và công suất phát linh hoạt hơn