2. Физический уровень сетей WiMAX

На физическом уровне сетей WiMAX определяется вид используемых для передачи сигналов, способы манипуляции и помехоустойчивого кодирования, полоса занимаемых частот и способы формирования логических каналов связи.

В стандартах IEEE 802.16е-2005, 2009 определены пять различных типов физического уровня для беспроводных сетей городского масштаба, различающихся областью применения и диапазоном частот (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Типы физического уровня в стандартах IEEE 802.16е-2005, 2009

Название	Применение	Способ дуплекса
WirelessMAN-SC	10–66 ГГц	временной,	частот-
		ный
WirelessMAN-Sca	< 11 ГГц лицензируемые	временной,	частот-
	диапазоны частот	ный
WirelessMAN-OFDM	< 11 ГГц лицензируемые	временной,	частот-
	диапазоны частот	ный
WirelessMAN-	< 11 ГГц лицензируемые	временной,	частот-
OFDMA	диапазоны частот	ный
WirelessHUMAN	< 11 ГГц нелицензируемые	временной
	диапазоны частот

Внастоящем пособии рассматривается только режим WirelessMANOFDMA.

Режим WirelessMAN-OFDMA предназначен для работы в условиях отсутствия прямой видимости между БС и АС в диапазоне частот до 11 ГГц. Данный режим основан на применении сгналов с OFDM c 2048, 1024, 512 или 128 поднесущими (поддержка различных полос частот). При этом АС при подключении к сети может выполнять процедуры сканирования и поиска сигнала нисходящего канала и, в том числе, автоматически определять размерность БПФ.

Вданном разделе рассматриваются сигналы физического уровня сетей WiMAX, их основные параметры, структура кадра, основные способы

67

формирования логических подканалов, способы манипуляции, помехоустойчивого кодирования, перемежения и скремблирования, а также режим поддержки гибридных ARQ (HARQ). В конце раздела представлены вопросы для самопроверки.

2.1. Сигнал физического уровня. Основные параметры

На физическом уровне стандарта IEEE 802.16-2009 в режиме Wire- lessMAN-OFDMA применяются сигналы с OFDM. Сигнал с OFDM, записанный на интервале длительности одного символа с учетом циклического префикса (ЦП), представляет собой сумму из N поднесущих:

N /2
s(t) Re exp( j2πfнt)	ck exp( j2πk f (t Tg )) ,	(2.1)
k	N /2
k	0

где k — номер поднесущей, N — количество используемых поднесущих, ck — комплексный модуляционный символ k-го частотного подканала, f = Fs/N — разнос между поднесущими, Fs — частота дискретизации сигнала, Tg — длительность циклического префикса, fн — несущая частота, 0 < t < TOFDM, TOFDM = Т + Tg — длительность OFDMA-символа с учетом циклического префикса, Т = 1/ f — длительность OFDMA-символа без

учета циклического префикса.

Таким образом, во временной области сигнал с OFDM представляет собой суперпозицию большого количества отрезков гармонических колебаний различной частоты. На рис. 2.1 в качестве примера приведена зависимость синфазной составляющей сигнала с OFDM от времени в основной полосе частот для значения числа поднесущих частот N = 1024 и полосе занимаемых частот сигналом с OFDM Fз = 10 МГц. На каждой поднесущей частоте используется манипуляция ФМ-4.

Циклический префикс добавляется вначале OFDMA-символа (рис. 2.2), представляет собой копию последних отсчетов OFDMA-символа и используется для борьбы с межсимвольной интерференцией. Возможны следующие длительности циклического префикса: Tg = 1/4Т, 1/8Т, 1/16Т, 1/32Т.

68

Рис. 2.1. Вид сигнала с OFDM для N = 1024, Fs = 11,2 МГц

ЦП	OFDMA-символ
Tg	T

T

Рис. 2.2. Формирование циклического префикса

При подключении к сети абонентский терминал должен автоматически определить длину циклического префикса, установленную БС. При чем в процессе функционирования БС не меняет длину циклического префикса. Изменение длины префикса приведет к принудительной пересинхронизации всех абонентских терминалов.

В частотной области OFDMA-символ состоит из N поднесущих. Можно выделить следующие типы поднесущих: информационные, пилотные и нулевые. Информационные поднесущие применяются для передачи данных, на пилотных поднесущих передаются символы для оценки пере-

69