1
WiMAX di động: Tổng quan kỹ thuật - đánh giá hoạt động (phần 2)

Đỗ Ngọc Anh

3. Các đặc tính cao cấp của WiMAX di động
3.1. Các công nghệ Anten thông minh
Các công nghệ anten thông minh bao gồm các toán tử véctơ hoặc ma trận phức tạp tác
động lên các tín hiệu do hệ thống nhiều anten. OFDMA cho phép các hoạt động anten
thông minh được thực hiện trên các sóng mang con véctơ phẳng. Các bộ cân bằng phức tạp
không phải bù fading lựa chọn tần số. Vì vậy OFDMA rất thích hợp hỗ trợ các công nghệ
anten thông minh. Trong thực tế, MIMO-OFDM/OFDMA được hình dung như là cơ sở
nền tảng cho các hệ thống truyền thông băng rộng th
ế hệ mới. WiMAX di động hỗ trợ một
dải rộng các công nghệ anten thông minh để nâng cao hiệu suất hệ thống. Các công nghệ
anten thông minh được hỗ trợ gồm:

- Tạo chum (beamforming): Nhờ khả năng tạo chùm, hệ thống sử dụng nhiều anten để
truyền các tín hiệu quan trọng để nâng cao dung lượng và khả năng phủ sóng của hệ thống
cũng như giảm khả năng m
ất dịch vụ.
- Mã không gian - thời gian (Space Time Code – STC): Hỗ trợ phân tập truyền như mã
Alamouti để cung cấp khả năng phân tập không gian và giảm dự trữ suy hao tín hiệu.
- Ghép kênh không gian (SM): Hỗ trợ ghép kênh không gian để tận dụng tốc độ đỉnh cao
hơn và giảm thông lượng. Nhờ ghép kênh không gian, nhiều luồng sẽ được truyền trên hệ
thống nhiều anten. Nếu phía thu cũng có hệ thống nhiều anten, nó có thể phân tách các
luồng khác nhau để
đạt được thông lượng cao hơn so với các hệ thống đơn anten. Với hệ
thống MIMO 2x2, SM tăng tốc đốc độ dữ liệu đỉnh gấp 2 lần. Ở đường lên (UL), mỗi
người dùng chỉ có một anten phát, 2 người dùng có thể truyền cùng với nhau trong cùng

thể cao và do vậy vùng phủ sóng với tỉ lệ PER yêu cầu sẽ bị hạn chế. Ngoài ra STC còn
cung cấp khả năng phủ sóng rộng bất ch
ấp 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 – ÁM) giữa các chế độ đa MIMO để sử dụng tối đa hiệu suất phổ mà
vùng phủ sõng không bị giảm. Hình 9 chỉ ra cấu trúc hỗ trợ các đặc tính anten thông minh.

2
Bảng 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.

Với hệ thống MIMO 2x2, hướng xuống của người dùng và tốc độ dữ liệu đỉnh sector
có thể gấp đôi (theo lý thuyết). Tốc độ dữ li
ệu 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
cùng SM, tốc độ dữ liệu đỉnh sector 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 trư
ng dữ liệu chỉ dành rcho
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. Cần chú ý là hiếm
khi có

Bảng 6: Các tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO
(Cho kênh 10MHz, độ dài khung 5ms, kênh con PUSC, 44 biểu trưng OFDM dữ liệu)
Tỷ số DL/UL 1:0 3:1 2:1 3:2 1:1 0:1
DL 31.68 23.04 20.16 18.72 15.84 0
SIMO
(1x2)


Hình 9: Chuyển mạch thích ứng cho anten thông minh
S
8
S
7
S
6
S
5
S
4
S
3
S

Ánh
xạ
bộ
giải
mã
Ánh xạ
Sub-CH
Ánh xạ
Sub-CH
W
-S*
4
S
3
-S*
2
S
1
S*
3
S
4
S*
1
S
2
S

đoạn kênh con và vùng hoán vị. Một phân đoạ
n là một sự phân mảnh của các kênh con
OFDMA sẵn có (một đoạn có thể gồm toàn bộ các kênh con). Một đoạn được sử dụng để
triển khai một trường hợp đơn lẻ của MAC.
Vùng hoán vị là một số lượng các ký hiệu OFDMA liền kề trong DL hoặc UL mà sử dụng
cùng hoán vị. Khung con DL hoặc UL bao gồm nhiều hơn một vùng hoán vị được chỉ ra
như hình 9.

Mẫu sử
dụng lại tần số kênh con được cấu hình để người dung gần trạm gốc hoạt động
trong khu vực sẵn có các kênh con. Còn đối với người dùng ở đường biên, mỗi cell hoạt
động trên vùng chỉ có một phần kênh con sẵn có. Trong hình 11, F1, F2 và F3 biểu thị các
tập kênh con khác nhau trong cùng một kênh tần số. Với cấu hình như vậy, một mẫu sử
dụng lại tần số đủ tải sẽ được duy trì cho ngườ
i dùng ở trung tâm để tối đa hiệu suất phổ và
sử dụng lại tần số một phần được thực hiện cho các thuê bao ở đường biên để đảm bảo
thông lượng và chất lượng kết nối. Kế hoạch sử dụng lại kênh con có thể được tối ưu theo
cell trên cơ sở tải mạng và tình trạng nhiễu khung. Do vậy tất cả các cell có thể hoạt động
trên cùng kênh t
ần số mà không cần hoạch định tần số.

Dịch vụ Multicast và Broadcast – MBS
Dịch vụ MBS trong WiMAX di động kết hợp các đặc tính tốt nhất của DVB-H, MediaFLO
và 3GPP E-UTRA, thoả mãn những yêu cầu sau:

- Tốc độ dữ liệu cao và khả năng phủ sóng sử dụng mạng một tần số (SFN)
- Cấp phát tài nguyên vô tuyến linh động
- MS tiêu thụ năng lượng thấp
- Hỗ trợ dữ liệu ngang hàng bao gồm các luồng audio và video
- Thời gian chuyển mạch kênh nhỏ