Опубликован: 02.07.2009 | Доступ: свободный | Студентов: 4614 / 1114 | Оценка: 4.31 / 3.97 | Длительность: 18:18:00
ISBN: 978-5-9963-0104-1
Лекция 10:

Современные технологии и характеристики мобильного WiMAX

Усовершенствованная система антенн

Физический уровень OFDMA обеспечивает два варианта алгоритмов управления адаптивной антенной системой: сканирование массива разнесения (diversity map scan) и метод прямой сигнализации (direct signaling method).

Сканирование массива распределения разнесения поддерживает все методы распределения поднесущих (с полным использованием поднесущих — FUSC и с частичным использованием несущих — PUSC, смежное распределение — AMC). Метод прямой сигнализации обеспечивает регулировку разделения несущих с помощью сигналов управления.

Рассмотрим метод сканирования массива распределения с применением разделения поднесущих путем смежных перестановок (AMC).

На рис. 9.2 показана зона массива распределения адаптивной антенной системы (AAS) для подкадра, передаваемого в направлении "вниз". В этом подкадре образуются секции для обмена без использования антенной системы (non-AAS) и для обмена с использованием AAS. В первых трех подканалах содержится служебная информация, характеризующая данную зону антенной системы. В подканалах с номерами 4 и N-4 ( где N – последний логический номерпредыдушего пакета) размещается массив распределения информации адаптивной анетенной системы. Для передачи этой информации выделяются старшие каналы.

Зоны антенной системы и карта ее распределения

увеличить изображение
Рис. 9.2. Зоны антенной системы и карта ее распределения

Зона non-AAS включает:

  • преамбулу, которая содержит описания всего подкадра;
  • заголовок, идентифицирующий подкадр;
  • DL-карты, которые указывают типы пакетов, их объем и содержание.

На рисунке показаны: обычный пакет, широковещательный (предназначенный пользователям всей зоны) и групповой (предназначенный отдельной группе пользователей).

Зона, состоящая из оставшихся каналов, включает в себя элементы информации массива распределения для адаптивной антенной системы AAS.

В пределах этой секции на рисунке в подканалах с номерами k+10 и k+17 размещается массив распределения адаптивной антенной системы. Для передачи этой информации выделяются специальные подканалы. Для метода разделения поднесущих PUSC/FUSC выделяются старшие каналы. Для метода смежной перестановки разделения AMC предназначены четвертый канал от начала и четвертый от конца.

На рис. 9.2 показана конфигурация с четырьмя антеннами при использовании разделения поднесущих методом смежных перестановок. Подканалы (показанные горизонтально) формируются из смежных символов OFDMA (показанных вертикально). Каждый из форматов на рис. 9.2 передается в сообщениях. Сообщения содержат преамбулу зоны антенной системы и карту распределения зоны ( карта DL AAS зоны рспределения), которая повторена четыре раза, чтобы обеспечить четыре группы (четыре антенны).

В части формата, передающего информацию зоны адаптивной антенной системы, содержится месторасположение базовой станции, которое используется при выделении полосы для абонентской станции. В режиме дуплексной передачи с временным разделением (TDD) базовая станция может извлечь информацию, которая обеспечивает формирование диаграммы направленности луча антенны, также запрос абонентской станции, для инициализации вызова и запрос выделения полосы. В режиме дуплексной связи с частотным разделением (FDD) это делается с помощью сообщений обратного запроса абонентской станции и ответа на запрос. Ответное сообщение содержит индикатор напряженности поля полученного сигнала, данные об интерференции вместе со значением коэффициента сигнал/шум. Эта информация передается от абонентской станции к базовой.

При использовании метода прямой сигнализации информация передается по подканалам доступа, специально выделенным в процессе распределения ресурса BWAA (bandwidth allocation/access). Расположение информации в формате передается в UL-картах и DL-картах.

В методе прямой сигнализации предусмотрены четыре специальных кодовых сообщения: обучения обратного соединения RLT (reverse link training), доступа в обратном соединении RLA (reverse link access), обучения прямого соединения FLT (forward link training) и инициирования прямого соединения FLI (forward link initiation). С их помощью устанавливается формат обмена.

Это происходит следующим образом. Первые два сообщения (RLA и RLT) использует MS, вторые два — базовая станция (BSS). Для начальной инициализации или запроса полосы MS посылает сообщение RLA в канале BWAA. Оно предшествует сообщениям запроса полосы или начального доступа и используется BSS для точной настройки своей антенной системы на данную MS. В ответ MS передает сообщение FLI — уникальный код для каждой MS (BSS может сама инициировать соединение, послав FLI). FLI транслируется в подканале, выделенном для данной MS. Каждая мобильная станция сканирует все подканалы и, обнаружив по кодовой последовательности адресованное ей сообщение начальной инициализации, отправляет в ответ в том же канале (в отведенном для нее временном интервале) последовательность RLT, предназначенную для точной настройки антенн BSS на MS в данном подканале. В результате, выполнив все необходимые подстройки, BSS и MS устанавливают соединение, в течение которого происходит обмен данными. Причем пакетам данных предшествуют тренировочные последовательности FLT (со стороны BSS) и RLT (со стороны MS).

Передача информации с разнесением

OFDMA обеспечивает разнесение второго (по двум антеннам) и четвертого порядка по направлению "вниз" и второго порядка — по направлению "вверх". В основе разнесения положен принцип пространственновременного кодирования (STC — Space Time Coding) и код со скачкообразной перестройкой частоты (FHDC — Frequency Hopping Diversity Code).

Стандарт не определяет число используемых антенн, поэтому не устанавливает методы указанного выше кодирования. Однако пространственное кодирование в настоящее время основано на алгоритме Аламоути (S.M. Alamouti) [55].

Этот алгоритм предназначен для передачи потоков сигналов по двум антеннам. Он основан на том, что потоки передаются попеременно по каждой из антенн. Порядок передачи определяется двумерной матрицей (i, j), где i — номер антенны, а j — номер потока сигналов. Для того чтобы не было интерференции между этим потоками, каждый поток преобразовывается. На приемном конце одноименные потоки, полученные по разным антеннам, складываются с применением весовых коэффициентов, отображающих текущее качество каждой составляющей. Для преобразований более четвертого порядка аналогично применяются матрицы и преобразования четвертого порядка.

Механизм кода со скачкообразной перестройкой частоты заключается в том, что при переходе к другой антенне поток может быть передан по другому каналу со сменой набора поднесущих. При этом используется информация, заложенная в матрицу.

9.1.2. Частичное повторное использование частоты

Чтобы максимально использовать спектр, мобильный WiMAX позволяет частичное повторное использование частоты, то есть работу нескольких сот на одной и той же частоте. Однако следует отметить, что такой режим может привести к большой межканальной интерференции, особенно на краях сот.

Пользователи мобильного WiMAX могут работать по подканалам, которые занимают только небольшую долю всей полосы пропускания канала. Базовая станция соты, у которой возникают проблемы пограничной межканальной интерференции, может реконфигурировать подканал. Поэтому при проектировании сот можно не применять традиционное планирование частоты.

В мобильном WiMAX гибкое повторное использование подканала облегчается принципом образования подканала — сегментацией и перестановкой поднесущих, рассмотренными раннее.

Кадры "вниз" или "вверх" внутри соты могут содержать больше чем один тип зоны переключения, как показано на рис. 9.3, и работа происходит со всеми доступными по заданной структуре подканалами, в то время как пользователи на краю соты работают только с частью доступных подканалов.

На рис. 9.3 F1, F2 и F3 представляют собой различные наборы подканалов в одном и том же диапазоне частоты. При такой конфигурации обеспечивается полное использование спектра для пользователей, находящихся в центре соты, и частичное использование спектра для пользователей, находящихся на краю соты. Повторное использование подканалов может планироваться и динамически оптимизироваться по всей соте или по секторам в соответствии с нагрузкой или интерференцией.

Частичное повторное использование частот

Рис. 9.3. Частичное повторное использование частот

9.1.3. Групповая рассылка и широковещательное обслуживание

Групповая рассылка и широковещательное обслуживание (MBS — Multicast and Broadcast Service), предоставляемые мобильным WiMAX, удовлетворяют следующим требованиям:

  • высокая скорость передачи данных,
  • широкая зона покрытия, осуществляемая на одной частоте (SFN — Single Frequency Network);
  • гибкое распределение радиоресурсов;
  • низкое потребление мощности;
  • рассылка данных в дополнение к видео- и аудиоинформации;
  • малое время переключения каналов.

Профиль WiMAX определяет способы начальной установки служб MBS. Они могут быть организованы в рамках служб, предназначенных для однонаправленных соединений, и включаться в кадры по направлению "вниз", или могут быть созданы специализированные кадры для этих служб.

Рис. 9.4 показывает зону MBS, которая поддерживает однонаправленную, широковещательную и групповые службы по обоим направлениям (DL/UL).

Отображение MBS, встроенных в WiMAX

Рис. 9.4. Отображение MBS, встроенных в WiMAX

Эта структура обеспечивает гибкий размер зон MBS-кадра, позволяя таким образом наращивать радиоресурсы для MBS в соответствии с трафиком. Отметим, что возможно создание нескольких зон MBS.

Имеется один дескриптор (описатель) размещения информационных элементов (IE) в зоне MBS. Мобильная станция получает доступ к протоколу доступа, чтобы идентифицировать зоны MBS и местоположения связанных списков объектов в каждой зоне согласно протоколу доступа. Эта станция затем может последовательно читать списки и устанавливать соединения. Информационный элемент зоны определяет физическую конфигурацию и местоположение каждой зоны с помощью параметров OFDMA.

Область гибридного автоматического запроса на повторную передачу (HARQ — Hybrid Automatic ReQuest) обеспечивает функционирование, когда блоки данных передаются по нескольким каналам. В этом случае при искажении информации, передаваемой по данному каналу, она передается по другому каналу. Смена каналов осуществляется планировщиком.

Елена Сапегова
Елена Сапегова

для получения диплома нужно ли кроме теоретической части еще и практическую делать? написание самого диплома требуется?

Виталий Гордиевских
Виталий Гордиевских

Здравстивуйте, диплом о профессиональной переподготовке по программе "Сетевые технологии" дает право на ведение профессиональной деятельности в какой сфере? Что будет написано в дипломе? (В образце просто ничего неуказано)

Напимер мне нужно чтоб он подходил для направления 09.03.01 Информатика и вычислительная техника

Семен Дядькин
Семен Дядькин
Беларусь, Минск, БГУ, 2003