Cấu trúc symbol OFDMA và Kênh con hóa

băng thông và công suất phát, dẫn đến sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn. Hiệu ứng

kênh con hóa được trình bày trên hình 2.12 và 2.13.



Hình 2.12 OFDM và OFDMA



Hình 2.13 Hiệu ứng kênh con hoá (sub channelization)



2.2.1.2 SOFDMA (Scalable OFDMA)

Hệ thống Wireless MAN OFDMA chuẩn IEEE802.16e dựa trên công nghệ

SOFDMA. SOFDMA chính là công nghệ OFDMA nhưng kích thước FFT có thể

thay đổi (tăng hoặc giảm). Thay đổi số điểm FFT chính là thay đổi số sóng mang



con sử dụng trong một symbol, khi độ rộng băng tần thay đổi thì khoảng cách giữa

các sóng mang con được giữ không đổi ở 10,94 kHz. Đối với độ rộng băng tần lớn,

số sóng mang con được tăng lên; và ngược lại độ rộng băng tần hẹp thì cần giảm số

sóng mang con. Điều này làm tăng hiệu suất sử dụng phổ trong những hệ thống độ

rộng kênh tần số lớn, và làm giảm chi phí trong những hệ thống kênh hẹp.

Thông số của SOFDMA được liệt kê trong bảng 2.5.

Bảng 2.5: Thông số SOFDMA

Thông số



Giá trị



Độ rộng băng tần hệ thống (MHz)



1,25



5



10



20



Tần số lấy mẫu (FS) (MHz)



1,4



5,6



11,2



22,4



Kích thước FFT (NFFT)



128



512



1024



2048



2



8



16



32



Số kênh con



10,94 kHz



Khoảng cách sóng mang con (∆f)

Thời gian có ích của symbol (Tb = 1/f)



91,4 ∝s



Thời gian bảo vệ (Tg = Tb/8)



11,4 ∝s



Thời gian tồn tại symbol OFDMA

Tg + Tb)



(TS =



Số symbol OFDMA trong 1 khung 5ms



102,9 ∝s

48



2.2.1.3 Các đặc tính lớp PHY cao cấp trong Mobile WiMAX

Wimax di động đã đưa ra các kỹ thuật: Điều chế thích nghi và mã hoá AMC

(Adaptive modulation and coding), Yêu cầu lặp lại tự động kiểu kết hợp HARQ

(Hybrid Automatic Repeat Request) và Phản hồi kênh nhanh CQICH (Fast Channel

Feedback), để nâng cao khả năng phủ sóng, dung lượng cho Wimax trong các ứng

dụng di động.



Điều chế thích nghi và mã hóa AMC

Trong bất kỳ mạng đa tế bào-cellular nào, thuê bao di động sẽ thử nghiệm qua

các điều kiện của đường truyền phát thay đổi theo thời gian và các vị trí tương ứng.

Với công nghệ OFDMA, Biểu đồ mã hoá và điều chế nhất định có thể thích ứng

trên mỗi thuê bao tùy theo các điều kiện của đường dẫn để tối đa hoá thông lượng



kênh truyền, trong khi vẫn duy trì chất lượng đường truyền tới mỗi thuê bao. Với hệ

thống OFDMA, các sóng mang con được điều chế với QPSK hoặc điều chế QAM

hiệu quả hơn và thứ tự cao hơn – với biểu đồ điều chế tinh vi hơn, đạt được thông

lượng cao hơn nhưng cũng dễ bị tác động của nhiễu và các tạp âm hơn. Bằng

phương pháp điều chế thích ứng và biểu đồ mã hoá lỗi, việc đáp ứng tỉ lệ này này

đảm bảo số bit của mỗi sóng mang con được tối ưu tương đương với CINR cần thiết

để đảm bảo kết nối vô tuyến ổn định. Các Hệ thống OFDMA cũng có thể làm tăng

thông lượng tới các thuê bao cá nhân bằng cách làm tăng số lượng kênh con đã cấp

tại bất kỳ thời điểm nào.



Hình 2.14: Điều chế thích nghi và mã hóa dựa trên khoảng cách với BS

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 tuỳ chọn. Cả mã hoá

xoắn và mã hoá Turbo vòng với tốc độ mã thay đổi và mã lặp cũng được hỗ trợ.

Ngoài ra, mã khối Turbo và mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp LDPC (Low Density

Party Check Code) cũng được hỗ trợ như là một tính năng tuỳ chọn. Các phương

thức điều chế và mã hóa được hỗ trợ trong 802.16e được liệt kê trong bảng 2.6:

Bảng 2.6: Các phương thức điều chế và Mã hóa được hỗ trợ trong 802.16e

Đường xuống (DL)



Đường lên (UL)



QPSK, 16QAM, 64QAM



QPSK, 16QAM, 64QAM

(tùy chọn)



CC



1/2, 2/3, 3/4, 5/6



1/2, 2/3, 5/6 (tùy chọn)



CTC



1/2, 2/3, 3/4, 5/6



1/2, 2/3, 5/6 (tùy chọn)



Điều chế



Tốc độ mã hóa



Sự kết hợp các kỹ thuật điều chế và tốc độ mã đã cung cấp sự phân giải hợp lý

cho tốc độ dữ liệu như minh hoạ cho bảng 3 biểu diễn tốc độ dữ liệu cho 2 kênh 5

và 10 MHz với các kênh con PUSC. Độ dài khung là 5ms. Mỗi khung có 48 symbol

OFDM, với 44 symbol OFDM là hữu dụng cho việc truyền dữ liệu. Các giá trị được

đánh dấu đậm chỉ ra tốc độ bit của kỹ thuật 64QAM tuỳ chọn cho đường UL. Bảng

2.7 thể hiện tốc độ dữ liệu lớp PHY trong Mobile WiMAX.

Bảng 2.7: Tốc độ dữ liệu lớp PHY Mobile WiMAX



Phản hồi kênh nhanh CIQCH

Sự lập lịch tại trạm gốc BS (Base Station) xác định tốc độ dữ liệu phù hợp cho

mỗi sự cấp phát truyền loạt dựa trên kích thước bộ đệm và điều kiện truyền sóng ở

phía thu… Một kênh chỉ thị chất lượng kênh CQI (Channel Quality Indicator) được

sử dụng để cung cấp thông tin trạng thái kênh từ thiết bị người sử dụng đầu cuối

đến bộ lập lịch trạm gốc. Những thông tin trạng thái kênh có liên quan có thể được

phản hồi bởi CQICH bao gồm có: CINR lớp vật lý, hiệu suất CINR, lựa chọn chế

độ MIMO và lựa chọn tần số, lựa chọn kênh con. Với kỹ thuật TDD, các liên kết



thích ứng cũng có những ưu điểm về trao đổi kênh nhằm cung cấp những đánh giá

chính xác hơn về tình trạng kênh.

Thông điệp chỉ thị chất lượng kênh phát theo thời gian (CQI) tại khối thu rất

cần thiết để điều khiển công suất thích ứng và tốc độ và mang lại hiệu quả cao. Việc

hỗ trợ các dịch vụ di động yêu cầu thực hiện tác động chính xác nhanh vào thiết bị

truyền phát để đảm bảo đường kết nối luôn luôn hoạt động tối ưu. Wimax di dộng

xác định thông điệp CQI theo một kích cỡ nhỏ gọn (4-6 bit), do đó dẫn đến độ trễ

thấp hơn và độ tin cậy cao hơn các thông điệp điều khiển bình thường. Các thông

điệp CQI cung cấp các phản hồi nhanh và đáng tin cậy về điều kiện của đường dẫn

tới trạm gốc.



Yêu cầu lặp lại tự động kiểu kết hợp HARQ

Thuật toán ARQ trở nên phổ biến trong mạng không dây và mạng dùng dây để

truyền lại các thông tin truyền bị lỗi. Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử dụng ARQ

yêu cầu sự lựa chọn chính xác về công suất phát và tốc độ dữ liệu trong quá trình tái

truyền phát, về mặt khác, đường truyền trở nên bị lỗi. Khi quá trình duy trì các thiết

lập tối ưu này trong môi trường thời gian không ổn định trở thành một thách thức

cho các dịch vụ băng thông rộng di động, kỹ thuật Hyprid-ARQ (H-ARQ) được

phát triển. H-ARQ trở thành 1 phần của thông số Wimax di động, khối thu tập hợp

các thông tin từ một gói tin bị lỗi với hiện tượng tái truyền phát tín hiệu của cùng

một gói tin cho tới khi thông tin tập hợp đủ lại để lấy lại toàn bộ gói tin. Hình 2.15

thể hiện cơ chế yêu cầu lặp lại tự động khi lỗi xảy ra.



Hình 2.15: Cơ chế yêu cầu lặp lại khi lỗi xảy ra



HARQ được phép sử dụng giao thức N kênh “ Dừng và đợi “ để cung cấp khả

năng đáp ứng nhanh cho đóng gói lỗi và cải thiện khả năng phủ sóng đường biên

cell. Với khả năng kết hợp và tùy chọn, tính tăng cường sự dư thừa (Incremental

Redundancy) được hỗ trợ để cải thiện độ tin cậy của đường truyền dẫn. Một kênh

ACK chuyên dụng cũng được cung cấp tính hiệu HARQ ACK / NACK cho đường

uplink. Hoạt động đa kênh cũng được hỗ trợ. ARQ đa kênh dừng và đợi với một số

lượng nhỏ các kênh là một giao thức đơn giản mà hiệu quả, yêu cầu bộ nhớ tối thiểu

cho HARQ và sự dừng. Wimax cung cấp tín hiệu cho phép hoạt động hoàn toàn ở

chế độ không đồng bộ. Chế độ không đồng bộ cho phép độ trễ thay đổi giữa những

lần truyền lại cho nên có thể đem lại sự linh hoạt hơn cho việc lập lịch do hiệu quả

của phần đầu được thêm vào cho mỗi sự cấp phát việc truyền lại. HARQ kết hợp

với nhau, cùng với CQICH và AMC đã tăng cường khả năng thích ứng đường

truyền trong môi trường di động với tốc độ của phương tiện có thể lên tới 120 km/h.



2.2.2 Lớp MAC

Hệ thống WiMAX (cả di động và cố định) thích hợp cho nhiều loại dịch vụ

bao gồm thoại, dữ liệu, truyền hình ảnh. Mỗi dịch vụ có những yêu cầu riêng về tốc

độ và các tham số khác, vì vậy lớp MAC hỗ trợ phân loại dịch vụ và gán cho nó

những QoS (chất lượng dịch vụ) khác nhau. Tài nguyên đựoc cấp phát cho một

người dùng bởi trình lập lịch MAC có thể thay đổi từ một khe thời gian đơn đến

toàn bộ khung, do đó, cung cấp thông lượng năng động đến người dùng riêng tại bất

cứ thời gian nào. Hơn thế, do thông tin cấp phát tài nguyên được vận chuyển trong

thông điệp MAC ở đầu mỗi khung, trình lập lịch có thể thay đổi hiệu quả sự cấp

phát tài nguyên theo kiểu từng khung một (frame by frame) để thích ứng với trạng

thái tự nhiên của lưu lượng.



2.2.2.1 MAC hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS

Với tốc độ đường truyền vô tuyến cao, khả năng truyền đối xứng đường

lên/đường xuống, tài nguyên lớn và cơ chế cấp phát tài nguyên linh hoạt, Wimax di

động hoàn toàn có thể đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng dịch vụ QoS cho

các dịch vụ và ứng dụng thông tin băng rộng