WiMAX là công nghệ dựa trên các thông số kỹ thuật IEEE 802.16 để cho phép cung cấp truy cập băng thông rộng không dây ở chặng cuối như một giải pháp thay thế cho cáp và DSL. Việc thiết kế mạng WiMAX dựa trên các nguyên tắc chính sau:
- Spectrum – có thể được triển khai ở cả phổ được cấp phép và không được cấp phép.
- Cấu trúc liên kết – hỗ trợ cấu trúc liên kết Mạng truy cập vô tuyến (RAN) khác nhau.
- Interworking – kiến trúc RAN độc lập để cho phép tích hợp và liên kết liền mạch với các mạng WiFi, 3GPP và 3GPP2 và mạng lõi của nhà khai thác IP hiện có.
- Kết nối IP – hỗ trợ kết hợp các kết nối mạng IPv4 và IPv6 trong các máy khách và máy chủ ứng dụng.
- Quản lý tính di động – khả năng mở rộng quyền truy cập cố định vào tính di động và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện băng thông rộng.
WiMAX đã xác định hai cấu hình hệ thống MAC là ATM cơ bản và IP cơ bản. Họ cũng đã xác định hai cấu hình hệ thống PHY chính, kênh rộng 25 MHz để sử dụng trong (các triển khai tại Hoa Kỳ) dải 10,66 GHz và kênh rộng 28 MHz để sử dụng cho (triển khai ở châu Âu) dải 10,66 GHz.
Các lớp Vật lý và MAC của WiMAX được giải thích trong các chương riêng biệt của hướng dẫn này.
Nhóm công tác kỹ thuật WiMAX đang xác định cấu hình hệ thống MAC và PHY cho các tiêu chuẩn IEEE 802.16a và HiperMan. Cấu hình MAC bao gồm phiên bản dựa trên IP cho cả MAN không dây (được cấp phép) và HUMAN không dây (miễn giấy phép).
IEEE Standard 802.16 được thiết kế để phát triển như một tập hợp các tiêu chuẩn giao diện không khí cho WMAN dựa trên giao thức MAC chung, nhưng với các thông số kỹ thuật của lớp vật lý phụ thuộc vào phổ sử dụng và các quy định liên quan.
Khung WiMAX dựa trên một số nguyên tắc cốt lõi:
- Hỗ trợ các cấu trúc liên kết RAN khác nhau.
- Các giao diện được xác định rõ ràng để cho phép độc lập kiến trúc RAN 802.16 đồng thời cho phép tích hợp và kết nối liền mạch với các mạng WiFi, 3GPP3 và 3GPP2.
- Tận dụng và mở, các công nghệ IP do IETF xác định để xây dựng các mạng truy cập toàn bộ IP 802.16 có thể mở rộng bằng cách sử dụng thiết bị chung ngoài giá đỡ (COTS).
- Hỗ trợ các máy khách và máy chủ ứng dụng IPv4 và IPv6, khuyến nghị sử dụng IPv6 trong cơ sở hạ tầng.
Khả năng mở rộng chức năng để hỗ trợ chuyển đổi trong tương lai sang tính di động hoàn toàn và cung cấp đa phương tiện băng thông rộng phong phú
WiMAX – Lớp vật lý.
Lớp vật lý WiMAX dựa trên ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. OFDM là sơ đồ truyền được lựa chọn để cho phép dữ liệu tốc độ cao, video và truyền thông đa phương tiện và được sử dụng bởi nhiều hệ thống băng thông rộng thương mại, bao gồm DSL, Wi-Fi, Digital Video Broadcast-Handheld (DVB-H) và MediaFLO , bên cạnh WiMAX.
OFDM là một chương trình thanh lịch và hiệu quả để truyền tốc độ dữ liệu cao trong môi trường vô tuyến không-đường-nhìn hoặc đa đường.
Điều chế thích ứng và mã hóa trong WiMAX
WiMAX hỗ trợ nhiều sơ đồ mã hóa và điều chế khác nhau và cho phép sơ đồ thay đổi trên cơ sở từng cụm trên mỗi liên kết, tùy thuộc vào điều kiện kênh. Sử dụng chỉ báo phản hồi chất lượng kênh, thiết bị di động có thể cung cấp cho trạm gốc phản hồi về chất lượng kênh đường xuống. Đối với đường lên, trạm gốc có thể ước tính chất lượng kênh, dựa trên chất lượng tín hiệu thu được.
Bảng sau cung cấp danh sách các sơ đồ mã hóa và điều chế khác nhau được WiMAX hỗ trợ:
| Đường xuống | Đường lên | |
| Điều chế | BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM; BPSK tùy chọn cho OFDMA-PHY | BPSK, QPSK, 16 QAM; 64 QAM tùy chọn |
| Mã hóa | Bắt buộc: mã chập với tỷ lệ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 Tùy chọn: mã turbo phức tạp ở tỷ lệ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6; mã lặp lại ở tỷ lệ 1/2, 1/3, 1/6, LDPC, RS-Codes cho OFDM-PHY | Bắt buộc: mã chập với tỷ lệ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 Tùy chọn: mã turbo phức tạp ở tỷ lệ 1/2, 2/3, 3/4, 5/6; mã lặp lại ở tỷ lệ 1/2, 1/3, 1/6, LDPC |
Tỷ lệ dữ liệu lớp PHY
Bởi vì lớp vật lý của WiMAX khá linh hoạt, hiệu suất tốc độ dữ liệu thay đổi dựa trên các thông số hoạt động. Các tham số có tác động đáng kể đến tốc độ dữ liệu lớp vật lý là băng thông kênh và sơ đồ điều chế và mã hóa được sử dụng. Các thông số khác, chẳng hạn như số lượng kênh phụ, thời gian bảo vệ OFDM và tốc độ lấy mẫu quá mức, cũng có tác động.
Sau đây là tốc độ dữ liệu lớp PHY ở các băng thông kênh khác nhau, cũng như các sơ đồ điều chế và mã hóa.
WiMAX – Khái niệm cơ bản về OFDM
OFDM thuộc họ sơ đồ truyền dẫn được gọi là điều chế đa sóng mang, dựa trên ý tưởng chia một luồng dữ liệu tốc độ bit cao nhất định thành một số luồng tốc độ bit thấp hơn song song và điều chế từng luồng trên các sóng mang riêng biệt, thường được gọi là sóng mang con hoặc âm .
Các sơ đồ điều chế đa sóng mang loại bỏ hoặc giảm thiểu nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) bằng cách làm cho thời gian ký hiệu đủ lớn để độ trễ do kênh gây ra là một phần không đáng kể (thường là <10 phần trăm) của thời lượng ký hiệu.
Do đó, trong các hệ thống tốc độ dữ liệu cao, trong đó thời lượng ký hiệu nhỏ, tỷ lệ nghịch với tốc độ dữ liệu, việc chia luồng dữ liệu thành nhiều luồng song song sẽ làm tăng thời lượng ký hiệu của mỗi luồng sao cho độ trễ trải dài chỉ là một phần nhỏ của thời lượng ký hiệu.
OFDM là một phiên bản hiệu quả về mặt phổ của điều chế đa sóng mang, trong đó các sóng mang con được chọn sao cho chúng trực giao với nhau trong khoảng thời gian ký hiệu, do đó tránh được sự cần thiết phải có các kênh sóng mang phụ không chồng chéo để loại bỏ nhiễu giữa các sóng mang. Để loại bỏ hoàn toàn ISI, khoảng thời gian bảo vệ được sử dụng giữa các ký hiệu OFDM. Bằng cách làm cho khoảng bảo vệ lớn hơn khoảng thời gian trễ đa đường dự kiến, ISI có thể bị loại bỏ hoàn toàn. Tuy nhiên, việc thêm khoảng thời gian bảo vệ có nghĩa là lãng phí điện năng và giảm hiệu quả băng thông