Ghép kênh không gian (Spactial Multiplexing)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.95 MB, 130 trang )
Công nghệ đa cổng vào ra (MIMO) miêu tả các hệ thống sử dụng nhiều hơn 1
radio và hệ thống Anten tại một điểm cuối của đường kết nối không dây. Trước đây,
chi phí để kết hợp nhiều anten và các radio trong một đầu cuối khách hàng là rất
cao. Các cải tiến gần đây trong công nghệ tích hợp và triển khai quy mô nhỏ cho hệ
thống vô tuyến làm tăng tính khả thi và chi phí hiệu quả. Phối hợp nhiều tín hiệu
nhận được sẽ đạt được các lợi ích tức thời khi tăng cường độ tín hiệu nhận được,
tuy nhiên công nghệ MIMO cũng cho phép truyền phát các luồng dữ liệu song song
để đạt được thông lượng lớn hơn.
Trong hệ thống Điểm-Đa điểm sử dụng MIMO, mỗi Anten trạm gốc phát đi
luồng dữ liệu khác nhau và mỗi thiết bị đầu cuối khách hàng nhận nhiều thành phần
của tín hiệu phát khác nhau với mỗi Anten thiết bị thuê bao khách hàng được minh
hoạ trong hình 3.14 dưới đây.
Hình 3.14: Hệ thống Anten MIMO
Bằng cách sử dụng thuật toán thích hợp, thiết bị đầu cuối khách hàng có thể
phân chia và giải mã các luồng dữ liệu nhận được trong cùng một lúc.
Ví dụ, trong một MIMO 2x2 (tức là gồm 2 phần tử phát và 2 phần tử thu), với
hệ thống Điểm - Điểm 2 phân cực, các tần số cấp cho carrier có thể được sử dụng 2
lần , làm tăng tốc độ truyền dữ liệu gấp 2 lần, SM đã tăng tốc độ lên gấp đôi nhờ sử
dụng 2 luồng số liệu. Ở đường lên (UL), mỗi người dùng chỉ có một anten phát, 2
người dùng có thể truyền cùng với nhau trong cùng một khe thời gian giống như hai
luồng được ghép kênh không gian từ hai anten của cùng một người dùng. Quá trình
như vậy gọi là UL hợp tác SM. Nhiều anten phát MS phát cùng 1 lúc tạo thành hệ
thống nhiều anten ảo,làm tăng dung lượng mạng.
Bảng 3.2 dưới đây tổng kết tốc độ dữ liệu đỉnh lý thuyết với các tỉ lệ DL/UL
khác nhau giả định băng thông kênh la 10MHz, độ rộng khung là 5ms gồm 44 biểu
trưng dữ liệu OFDM (trong tổng số 48 biểu trưng OFDM) và kênh con hoá kiểu
PUSC.
Bảng 3.2 Tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO
1:0
3:1
2:1
3:2
1:1
0:1
DL
31.68
23.04
20.16
18.72
15.84
0
UL
0
4.03
5.04
6.05
7.06
17.11
DL
63.36
46.08
40.32
37.44
31.68
0
UL
0
4.03
5.04
6.05
7.06
16.11
DL
31.68
23.04
20.16
18.72
15.84
0
UL
0
4.03
5.04
6.05
7.06
14.11
DL
63.36
46.08
40.32
37.44
31.6
0
UL
0
8.06
10.08
12.10
14.12
28.22
Tỷ số DL/UL
Tỷ lệ tối
đa user
(Mbps)
SIMO
(1 x 2)
MIMO
(2 x 2)
Tỷ lệ tối
đa
sector
(Mbps)
SIMO
(1 x 2)
MIMO
(2 x 2)
Tốc độ dữ liệu đỉnh tối đa hướng xuống (DL) là 63.36 Mbps khi tất cả biểu
trưng dữ liệu chỉ dành cho hướng xuống (DL). Với đường lên UL hợp tác SM, tốc
độ dữ liệu đỉnh sector UL được nhân đôi trong khi tốc độ dữ liệu đỉnh người dùng
không đổi. Tốc độ dữ liệu đỉnh người dùng hướng lên và tốc độ dữ liệu đỉnh sector
lần lượt là 14.11 Mbps và 28.22 Mbps khi tất cả các biểu trưng dữ liệu chỉ dành cho
hướng lên (UL). Bằng cách áp dụng các tỉ lệ DL/UL khác nhau, băng thông có thể
được điều chỉnh giữa DL và UL để cung cấp các mẫu lưu lượng khác nhau. Chuẩn
Wimax hỗ trợ tỉ số DL/UL trong phạm vi từ 3:1 đến 1:1 để cung cấp các chuẩn lưu
lượng khác nhau.
Chuẩn Wimax di động bao gồm công nghệ mã hoá MIMO cho tới 4 Anten tại
mỗi điểm cuối đường kết nối, (4x4 MIMO) được thể hiện trong hình 3.15 dưới đây.
Hình 3.15: Hệ thống Anten MIMO 4x4
Lựa chọn MIMO thích nghi
WiMAX di động hỗ trợ khả năng chuyển đổi lựa chọn thích nghi để khai thác
tối đa lợi ích của các công nghệ anten thông minh trong các tình trạng kênh truyền
khác nhau. Ví dụ, SM cải thiện thông lượng đỉnh. Mặc dù, điều kiện kênh không
tốt, tỉ lệ lỗi gói tin PER có thể cao và do vậy vùng phủ sóng với tỉ lệ PER yêu cầu sẽ
bị hạn chế. Còn STC theo 1 cách khác sẽ cung cấp khả năng phủ sóng rộng bất chấp
tình trạng kênh truyền nhưng lại không cải thiện được tốc độ dữ liệu gói.
WiMAX di động còn hỗ trợ lựa chọn MIMO thích nghi (Adaptive MIMO
Switching – AMS) giữa các chế độ đa MIMO để sử dụng tối đa hiệu suất phổ mà
vùng phủ sóng không bị giảm. Hình 3.16 chỉ ra cấu trúc hỗ trợ các đặc tính anten
thông minh.
Hình 3.16: Chuyển mạch thích ứng cho Anten thông minh
3.3.6 Quản lý sự di động (Đối với ứng dụng Mobile WiMAX)
Nguồn năng lượng và chuyển giao là hai vấn đề then chốt cho ứng dụng di
động. Mobile WiMAX hỗ trợ Chế độ Ngủ (Sleep Mode) và chế độ rỗi (Idle Mode)
để nguồn của trạm MS hoạt động hiệu quả. Mobile WiMAX cũng hỗ trợ chuyển
giao liền mạch khi MS chuyển từ một BS này sang một BS khác với tốc độ di
chuyển mà không bị ngắt kết nối.
Quản lý nguồn năng lượng
Mobile WiMAX hỗ trợ hai chế độ sử dụng nguồn hiệu quả - Sleep Mode và
Idle Mode.
-
Sleep Mode là trạng thái mà MS ở trong giai đoạn trước khi có bất cứ trao
đổi thông tin gì với trạm gốc qua giao diện vô tuyến. Nhìn từ phía trạm gốc,
những giai đoạn này có đặc điểm là không khả dụng với MS cho cả hướng
xuống (DL) hay hướng lên (UL). Chế độ Sleep Mode cho phép MS tối thiểu
năng lượng tiêu thụ và tối thiểu tài nguyên vô tuyến của trạm gốc. Chế độ
Sleep Mode cũng cung cấp khả năng linh hoạt cho MS để dò các trạm gốc
khác để thu thập thông tin hỗ trợ chuyển giao (handoff) trong chế độ Sleep
Mode.
-
Idle Mode cung cấp một cơ chế cho MS để sẵn sàng một cách định kỳ nhận
các bản tin quảng bá hướng xuống (DL) mà không cần đăng ký với một trạm
gốc xác định nào khi MS di chuyển trong một môi trường có đường truyền
vô tuyến được phủ sóng bởi nhiều trạm gốc. Chế độ Idle Mode làm lợi cho
MS bằng cách loại bỏ yêu cầu chuyển giao (handoff) và các hoạt động bình
thường khác và làm lợi cho mạng và trạm gốc bằng cách loại bỏ giao diện vô
tuyến và lưu lượng chuyển giao (handoff) của mạng từ các MS không hoạt
động trong khi vẫn cung cấp một phương pháp đơn giản để báo cho MS về
lưu lượng DL đang xử lý.
Chuyển giao
Có ba phương pháp chuyển giao được chuẩn 802.16e hỗ trợ - Chuyển giao
cứng (Hard Handoff – HHO), Chuyển trạm gốc nhanh (Fast Base Station Switching
– FBSS) và Chuyển giao phân tập vĩ mô (Macro Diversity Handover – MDHO).
