Технология WiMax (стр. 6 из 12)

, где - комплексное представление символа квадратурной модуляции (QAM-символа). Комплексное представление удобно, поскольку генерация радиосигнала происходит с помощью квадратурного модулятора в соответствии с выражением , где и – синфазное и квадратурное (целое и мнимое) значения комплексного символа, соответственно.

Для работы алгоритмов БПФ/ОБПФ желательно, чтобы количество точек соответствовало

. Поэтому число несущих выбирают равным минимальному числу , превосходящему . В режиме OFDM стандарта IEEE 802.16 , соответственно . Из них 55 образуют защитный интервал на границах частотного диапазона канала. Центральная частота канала ( ) и частоты защитных интервалов не используются (т.е. амплитуды соответствующих им сигналов равны нулю).

Из остальных 200 несущих восемь частот – пилотные (с индексами

), остальные разбиты на 16 подканалов по 12 несущих в каждом, причем в одном подканале частоты расположены не подряд. Например, подканал 1 составляет несущие с индексами -100, -99, -98, -37, -36, 1, 2, 3, 64, 65, 66. Деление на подканалы необходимо, поскольку в режиме WirelessMAN-OFDM предусмотрена (опционально) возможность работы не во всех 16, а в одном, двух, четырех и восьми подканалах -- некий прообраз схемы множественного доступа OFDMA. Для этого каждый подканал и каждая группа подканалов имеют свой индекс (от 0 до 31).

Длительность полезной части

OFDM-символа зависит от ширины полосы канала BW и системной тактовой частоты (частоты дискретизации) ; . Соотношение нормируется и в зависимости от ширины полосы канала принимает значение 86/75 (BW кратно 1,5 МГц), 144/125 (BW кратно 1,25 МГц), 316/275 (BW кратно 2,75 МГц), 57/50 (BW кратно 2 МГц) и 8/7 (BW кратно 1,75 МГц и во всех остальных случаях).

Защитный интервал при OFDM-модуляции – мощное средство борьбы с межсимвольными помехами (межсимвольной интерференции, МСИ), возникающими вследствие неизбежных в городских условиях переотражений и многолучевого распространения сигнала. МСИ приводит к тому, что в приемнике на прямо распространяющийся сигнал накладывается переотраженный сигнал, содержащий предыдущий символ. При модуляции OFDM переотраженный сигнал попадает в защитный интервал и вреда не причиняет. Однако этот механизм не предотвращает внутрисимвольную интерференцию – наложение сигналов с одним и тем же символом, пришедших с фазовой задержкой. В результате информация может полностью исказиться или (например, при фазовом сдвиге 180⁰) просто исчезнуть. Для предотвращения потери информации при пропадании отдельных символов или их фрагментов стандарт IEEE 802.16-2004 предусматривает эффективные средства канального кодирования.

Кодирование данных на физическом уровне включает три стадии – рандомизацию, помехозащитное кодирование и перемеживание. Рандомизация происходит почти так же, как в предыдущем стандарте, то есть на блоки данных накладывается псевдослучайная последовательность, вырабатываемая регистром сдвига с характеристическим многочленом

.

В нисходящем потоке генератор ПСП инициализируется начальным заполнением

. Начиная со второго пакета кадра генератор ПСП инициализируется на основе идентификационного номера базовой станции BSID, идентификатора профиля пакета DIUC[33] и номера кадра (см. рис. 3.10). В восходящем потоке все происходит аналогично, с той лишь разницей, что инициализация генератора ПСП по схеме, приведенной на

Формирование вектора инициализации ПСП для рандомизации нисходящего потока OFDM

Рис. 3.10

рис. 12, происходит с первого пакета (вместо DIUC используется UIUC[34]). Кодирование данных сначала происходит с помощью кода Рида-Соломона над

, а потом данные кодируются сверточным кодом. В базовом виде код Рида-Соломона оперирует блоками исходных данных по 239 байт, формируя из них кодированный блок размером 255 байт (добавляя 16 проверочных байт). Такой код способен восстановить до 8 поврежденных байт. Поскольку реально используются блоки данных меньшей длины , перед ними добавляются ( ) нулевых байт. После кодирования эти байты удаляются. Если необходимо сократить число проверочных символов, так чтобы уменьшить число восстанавливаемых байт , используются только первые проверочных байтов. Обязательные для поддержки в IEEE 802.16-2004 варианты кодирования приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004

Модуляция	Блок данных до кодирования, байт	Код Рида-Соломона	Скорость сверточного кодирования	Суммарная скорость кодирования	Блок данных после кодирования, байт
BPSK	12	(12,12,0)	1/2	1/2	24
QPSK	24	(32,24,4)	2/3	1/2	48
QPSK	36	(40,36,2)	5/6	3/4	48
16-QAM	48	(64,48,8)	2/3	1/2	96
16-QAM	72	(80,72,4)	5/6	3/4	96
64-QAM	96	(108,96,6)	3/4	2/3	144
64-QAM	108	(120,108,6)	5/6	3/4	144

После кодера Рида-Соломона данные поступают в сверточный кодер (рис. 3.11) с порождающими последовательностями (генераторами кода)

(для выхода X) и (для Y) – так называемый стандартный код NASA. Его базовая скорость кодирования – 1/2, т.е. из каждого входного бита он формирует пару кодированных бит X и Y. Упуская из последовательности пар элементы или , можно получать различные скорости кодирования. Так, скорости 2/3 соответствует последовательность , скорости 3/4 – , 5/6 – .

Кодер Рида-Соломона не используется с двухпозиционной модуляцией BPSK (например, при начальной инициализации АС или запросе полосы). Он также

Схема сверточного кодера

Рис. 3.11

пропускается, когда используется часть субканалов OFDM. В этом случае скорость сверточного кодирования принимается равной общей скорости кодирования (соответственно, размер исходного блока данных умножается на число используемых субканалов, деленное на 16).

Помимо кодирования следует процедура перемежения – перемешивания битов в пределах блока кодирования данных, соответствующего OFDM-символу. Эта операция проводится в две стадии. Цель первой – сделать так, чтобы смежные биты оказались разнесенными в разные половины последовательности. Все это делается для того, чтобы при групповых ошибках в символе повреждались несмежные биты, которые легко восстановить при декодировании. Перемежение реализуется в соответствии с фомулами

где

и – номер исходного -го бита после первой и второй стадии перемежения, соответственно; – число кодированных бит в ODFM-символе (при заданном числе субканалов), – 1/2 числа бит на несущую (1/2/4/6 бит для BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM, соответственно, для BPSK ). Функция – это наибольшее целое число, не превосходящее .