WiMAX无线接口物理层ISSUE-演示课件

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1、WiMAX无线接口物理层,无线接口物理层处于无线接口协议模型 的最底层，它提供物理介质中保证比特 流正确传输所需要的所有功能 物理层通过传输信道实现向上层提供数 据传输服务,前 言,培训目标,学完本课程后，您应该能： 了解WiMAX无线接口协议栈 掌握OFDMA物理层结构 了解WiMAX物理层过程,第1章 WiMAX无线接口概述 第2章 OFDMA物理层 第3章 WiMAX物理层过程,内容介绍,WiMAX体系架构,R1接口协议栈,R1接口物理层,802.16协议中定义了4种物理层 SC (Single carrier) SCa (Single carrier, release a) OFDM(

2、OFDM-256) 802.16d基于固定的WiMAX产品 OFDMA 802.16e基于移动的WiMAX产品,物理层,FEC （RS,BTC, CTC）,Modulation Mapping,Randomization,IFFT,Cyclic Prefix,Interleave,DL PHY Process,UL PHY Process,Remove Cyclic Prefix,FFT,Freq. Domain Equalizer,De-Map Symbols,Viterbi & RS Decoder,De-Randomization,De- Interleave,Data to MAC l

3、ayer,Data from MAC layer,RF TX,baseband,RF RX (Timing & Frequency Correction etc),baseband,DL/UL 物理层处理,OFDMA 技术,有用信息比特将对子载波进行调制，即这些有用信息比特可被看作是一些频域的采样点 通过 IFFT, 频域的采样点转化为时域的采样点 通过 FFT, 时域的采样点转化为频域的采样点,第1章 WiMAX无线接口概述 第2章 OFDMA物理层 第3章 WiMAX物理层过程,内容介绍,第2章 OFDMA物理层 第1节 基本概念 第2节 子载波分配策略 第3节 物理帧结构,内容介绍,二维

4、信号,时域符号,G = Tg/Tb, 有1/32, 1/16,1/8, and 1/4 Ts =102.9 us（G=1/8）,Tb: 有效符号周期 Tg: CP （Cyclic Prefix）长度,频域符号,基本参数 BW 带宽 Nused 可用子载波（include DC） n sampling factor, 28/25 if BW are multiple of any 1.25,1.5,2,2.75 MHz, 8/7 else 导出参数 NFFT : 128，512，1024, 2048 采样频率：Fs = floor(n*BW/8000)*8000 子载波间隔：f= Fs/ NFF

5、T 有效符号周期：Tb=1/ f,子载波类型 DC子载波 Guard子载波 Pilot子载波 Data子载波,参数指标,Zone,定义：一组使用相同置换公式的连续OFDMA符号构成 分类： PUSC，Optional PUSC FUSC，Optional FUSC AMC TUSC1，TUSC2（ tile usage of subchannels）,Slot,资源最小分配单位 Slot=n子信道m OFDMA符号 n与m的大小与Zone和上下行有关 下行FUSC 或 OFUSC Zone n1，m1 下行PUSC Zone n1，m2 上行PUSC Zone ，下行TUSC1 TUSC2 Z

6、one n1，m3 上行或下行 AMC Zone n1，m2，3，6,Segment,一组可用子信道的集合,可以包括全部可用子信道 一个Segment对应一个Sector,Data Region,一组连续子信道和连续OFDMA符号构成的二维allocation 下行一个data region是规则的矩形，可以用于一个或一群MS的发射,上行一个data region可能不规则；除ranging区域外，其它区域仅用于一个MS的发射,第2章 OFDMA物理层 第1节 基本概念 第2节 子载波分配策略 第3节 物理帧结构,内容介绍,Preamble,NFFT 个子载波去除保护子载波后，剩余子载波将按以

7、下公式构成三个Carrier-sets: n is CarrierSet index 02 k is a running index 0.567(FFT-2048) 三个Carrier-set分别对应三个Segment Segment#0-Carrierset0 Segment#1-Carrierset1 Segment#2-Carrierset2 Carrier-set中的subcarriers 采用Pseudo-Noise (PN) 码作为调制码，进行增强型 BPSK 调制,DL PUSC,PUSC即部分使用子载波， DL PUSC是帧中唯一必须出现的 DL PUSC子载波分配方式: 划分

8、保护子载波、中心子载波和可用子载波 将可用子载波划分为若干个物理cluster 按照一定的映射关系把物理cluster转换成逻辑cluster 将所有逻辑cluster分成6个Major Group 在每组cluster中分配导频子载波和数据子载波 将每个Major Group内的数据子载波分成Nsubcarrier个组，每个组有Nsubchannel个数据子载波 根据抽取规则在每个组内抽取一个数据子载波组成物理子信道,DL FUSC,FUSC即全部使用子信道，仅用于下行 FUSC子载波的分配方式: 划分保护子载波、中心子载波和可用子载波 在可用子载波中分配导频子载波和数据子载波 将数据子载波

9、分成Nsubcarrier个组，每个组有Nsubchannel个数据子载波 根据抽取规则在每个组内抽取一个数据子载波组成物理子信道,UL PUSC,UL PUSC子载波分配方式: 划分保护子载波、中心子载波和可用子载波 将可用子载波划分为若干个物理tile 按照一定的映射关系把物理tile转换成逻辑tile 将所有的tile分成6个组，每组Nsubchannel个tile 根据抽取规则从每个组中抽取一个tile组成子信道 在每个子信道内划分导频子载波和数据子载波,tile结构图,BAND AMC,BAND AMC的子信道是连续的，每个子信道都有自己的独立导频 BAND AMC子载波分配方式:

10、划分保护子载波、中心子载波和可用子载波 将所有可用子载波以9个连续的为一组构成BIN（1个导频加8个数据） 将各个BIN分配到子信道中，要求每个分配单位(slot)有48个数据子载波，即6个BIN 可能的分配方式有1bin x 6 symbol、2bin x 3symbol、3bin x 2symbol、6bin x 1symbol，其中普通MAP只能使用2bin x 3symbol的分配模式,BAND AMC BIN 结构,第2章 OFDMA物理层 第1节 基本概念 第2节 子载波分配策略 第3节 物理帧结构,内容介绍,协议帧结构,物理帧分为下行子帧、上行子帧、TTG和RTG Preambl

11、e占用下行子帧的第一个符号，用于SS做时间频率同步和获得BS的DL_PermBase和Segment number 紧接着PREAMBLE的是PUSC置换区，这个置换区是必须出现的，其中包含了FCH、DL-MAP等重要的广播信息 接着第一个PUSC置换区之后，是协议规定的可选置换区 一个下行子帧中全部下行置换区数目之和不超过8个,物理帧结构下行,下行子帧由Preamble、FCH（frame control header ）、DL_MAP和下行数据burst组成 FCH在下行第一个PUSC zone中最前面4个连续的logic sub-channels (slots)上发射，用于指示PUSC

12、zone使用的子信道和DL-MAP的发射信息 DL_MAP的位置紧随FCH之后，用于向所有的SS广播下行子帧的资源分配情况，包括每个下行burst的位置、大小、burst profile等 下行数据burst用于承载下行数据，每个下行burst在帧结构中都是一个二维的矩形结构；下行一个burst中可能包含有多个SS的数据，SS解调后根据MAC PDU头里的CID信息判断是否是自己的数据,物理帧结构上行,上行子帧由Ranging子信道和上行数据burst组成： Ranging子信道是一个竞争资源，用于SS发竞争的Ranging和带宽请求信息，所有的SS都可以使用，BS将对此进行检测 上行数据bu

13、rst承载上行数据，上行每个SS使用一个burst TTG为下行和上行子帧间的时间间隔，必须大于小区最大覆盖范围的往返传播时延 RTG为上行和下行子帧间的时间间隔，必须大于小区最大覆盖范围的往返传播时延,上下行数据处理,Ranging和带宽请求竞争时隙处理,第1章 WiMAX无线接口概述 第2章 OFDMA物理层 第3章 WiMAX物理层过程,内容介绍,基站发送和接收处理过程,发送：经MAC层处理后的下行数据以MAC PDU的形式送到物理层，MAC PDU已经按MAC层无线资源分配的结果安排好了数据块大小，数据包在物理层经过信道编码、调制、IFFT等基带处理后，加CP形成完整的时域OFDMA符

14、号，然后通过射频处理后按下行子帧的结构发射出去 接收：天线接收的信号经射频中频处理后基带IQ数据送到基带处理，基带接收端进行FFT、信道估计信道均衡、子载波解映射、解调制、信道译码后组成数据包通过接口送到MAC层，对上行子帧中的Ranging和带宽请求竞争时隙进行竞争码的检测,终端发送和接收过程,发送： 过程基本与基站相同，增加频偏预纠正处理 。对Ranging和BW Request，物理层产生并按MAC层的指示选择一个码，调制后映射到MAC层选择的竞争时隙，后续与正常数据相同 接收：过程基本与基站相同，增加时间频率同步处理，不需要Ranging和带宽请求竞争时隙进行竞争码的检测,OFDMA物

15、理层发送端的处理,数据分块： BS、SS通用，将MAC层送来的数据进行分块，按协议8.4.9.2.3中CTC编码以及CC编码的规定的两种方式根据burst大小和编码调制类型，分成一定大小的编码块 随机化Randomization： BS、SS通用，对MAC层来的数据以编码块为单位进行随机化，随机化器结构由协议8.4.9.1规定 CC编码CC coder： BS、SS通用，利用咬尾卷积编码对数据块进行信道编码，CC编码器结构由协议8.4.9.2.3规定 CTC编码CTC coder： BS、SS通用，利用卷积Turbo编码对数据块进行信道编码，CTC编码器结构由协议8.4.9.2.3规定,OFD

16、MA物理层发送端的处理,重复编码repetition： BS、SS通用，对于比较差的信道，当QPSK1/2已经不能满足性能的情况下，使用重复编码。重复编码针对每个slot的数据进行重复，重复率R=2、4或6，方法由协议8.4.9.5规定 调制Modulation： BS、SS通用，将编码后的数据按协议8.4.9.4.2的规定进行星座图调制，支持的调制方式有QPSK、16QAM和64QAM三种 随机序列发生器PRBS Generator： BS、SS通用，随机序列发生器用于产生一个协议8.4.9.4.1规定的伪随机数序列，生成多项式为X11+X9+1，生成的序列用于产生导频图案和子载波加扰序列,OFDMA物理层发送端的处理,导频调制Pilot Modulation： BS、SS通用。用产生的PRBS序列组成的导频图案按协议8.4.9.4.3规定的方法进行调制 PUSC子载波分配Subcarrier Allocation: BS和SS不同。上下行都支持使用PUSC的子载波分配，将物理子载波分配到逻辑的子信道，并将所有的有用子