Características de la capa física

3.2.7.1 FDD (Frequency Division Duplexing)

Es un esquema de duplexión en donde los canales de subida y bajada se encuentran ubicados en distintas bandas de frecuencia. Ambos canales utilizan frames de duración fija, lo cual simplifica los algoritmos de asignación de ancho de banda y permite que la transmisión se realice tanto en modo full-duplex como en half duplex. En el modo full-duplex, la SS puede transmitir y recibir información de manera simultánea, mientras que en el modo half-duplex, solo es posible realizar uno de estos procesos a la vez. En caso de usar el modo half-duplex, el controlador de ancho de banda no deberá asignar espacio en el canal de subida mientras se esté recibiendo información por el canal de bajada.

La siguiente figura describe el modo de operación FDD:

CAPÍTULO 3 DESCRIPCION DEL ESTANDAR IEEE 802.16 WIMAX

3.2.7.2 TDD (Time Division Duplexing)

En este tipo de duplexión, las transmisiones de subida y bajada ocurren en instantes de tiempo distintos, compartiendo regularmente la misma banda de frecuencia. Un frame de tipo TDD es de duración fija y contiene dos subframes, destinados a los enlaces de subida y bajada, como se aprecia en la figura:

Figura 3.6 Ejemplo de la asignación de ancho de banda en una ráfaga TDD

Cada frame se encuentra dividido en un número entero de PSs (physical slots), cuya función es la de facilitar la partición del ancho de banda. La duración de los subframes puede adaptarse a los requerimientos de aplicaciones en las capas superiores del sistema, haciendo que el ancho de banda asignado tanto al canal de subida como al de bajada sea variable.

3.2.7.3 UL sub-frame

Existen tres clases de ráfagas que pueden ser transmitidas por la SS durante el subframe de subida:

• Aquellas que sean transmitidas en oportunidades de contención reservadas para el proceso de ranging inicial

• Aquellas que sean transmitidas en oportunidades de contención definidas en intervalos de petición reservados para responder a poleos de tipo broadcast o multicast.

• Aquellas que sean transmitidas en intervalos definidos por Data Grant IEs, específicamente asignados para SSs individuales.

Cualquiera de estas clases de ráfagas puede estar presente en cualquier instante de tiempo, ocurriendo en cualquier orden y cantidad dentro del frame, con la limitante del número de PSs disponibles.

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En el subframe de subida, las SSs transmiten la ubicación de ancho de banda que les fue asignado, por medio del perfil de ráfaga (Burst profile) especificado en el campo UIUC (Uplink Interval Usage Code). El ancho de banda asignado para el ranging inicial y para oportunidades de petición de ancho de banda en contención puede ser agrupado de forma contigua, utilizando el perfil de ráfaga UIUC = 2 para los intervalos de ranging inicial, y el perfil de ráfaga UIUC = 1 para los intervalos de petición de ancho de banda. Durante el tiempo restante de transmisión, la SS determinará la agrupación de los slots, y transmitirá con el perfil de ráfaga que le sea asignado por la BS.

Los SSTGs sirven para separar las transmisiones de distintas SSs durante el subframe de subida. Este espacio permite a la BS tener tiempo para sincronizarse con la nueva SS, al desacoplarse de la ráfaga anterior y adecuarse al preámbulo de la siguiente SS.

Las anteriores características son representadas en la siguiente figura:

Figura 3.7 Estructura del subframe de subida

En la duplexión TDD, el subframe de subida es seguido en el tiempo por el subframe de bajada, utilizando la misma portadora de frecuencia, mientras que en la duplexión FDD, los subframes de subida y bajada son coincidentes en el tiempo, pero transportados en frecuencias distintas.

3.2.7.4 DL sub-frame

En la duplexión TDD, el subframe de bajada contiene un preámbulo inicial, usado para la sincronización y ecualización en capa física (PHY). Posteriormente se encuentra una sección de control que contiene al DL-MAP y al UL-MAP, en los cuales se

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declaran los PSs en donde comienzan las ráfagas. A continuación se incluye una porción TDM en donde se transporta la información, organizada en ráfagas con diferentes perfiles de ráfaga, que son identificados por un DIUC (Downlink Interval Usage Code), y por lo tanto tienen diferentes niveles de robustez de transmisión. Las ráfagas son transmitidas en orden creciente de robustez, es decir, se comienza por las modulaciones de menor orden hasta llegar a las de mayor orden. En el caso de usar TDD, la zona TTG se usa para separar al subframe de bajada del subframe de subida.

Cada SS recibe y decodifica la información de control del subframe de bajada, buscando en los encabezados MAC alguna indicación de que hay información destinada a ella, en el resto del subframe de bajada.

La estructura del subframe de bajada para la duplexión TDD se muestra en la siguiente figura:

Figura 3.8 Estructura del subframe de bajada en un sistema TDD

En el caso de la duplexión FDD, la estructura del subrame de bajada es como se ilustra en la figura 3.9 y se explica a continuación. De manera similar al caso TDD, el subframe de bajada contiene un preámbulo inicial seguido de una sección de control. Posteriormente se encuentra una porción TDM organizada en ráfagas, que transmiten la información en orden de robustez creciente dependiendo de su perfil de ráfaga, identificado por un DIUC. La información en esta porción puede ser transmitida a uno o más de los siguientes casos:

• SSs operando en modo full-duplex.

• SSs operando en modo half-duplex que necesiten transmitir posteriormente en el frame que reciban.

• SSs operando en modo half-duplex no programadas para transmitir en este frame.

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En seguida se encuentra una porción TDMA, usada para transmitir datos hacia cualquier SS que opere en modo half-duplex y necesite transmitir anticipadamente en el frame que reciba. Esto permite a una SS individual decodificar una porción específica del subframe de bajada, sin tener que decodificarlo de forma completa. En estos casos puede producirse una pérdida de sincronización con el canal de bajada, por lo que cada porción TDMA contiene un preámbulo que es útil para recuperar la sincronización.

Las ráfagas en la porción TDMA no necesitan ser ordenadas por la robustez de su perfil. La sección de control contiene un mapa de las ráfagas tanto de la porción TDM como de la porción TDMA.

Figura 3.9 Estructura del subframe de bajada en un sistema FDD

Antes de que cualquier SS pueda enviar información a través de la red tiene que seguir un proceso de inicializacion e ingreso, dicho proceso se describe en el Apéndice D.