Scope

La utilización de FUSC se limita a DL-FUSC (Downlink FUSC). En este esquema de permutación, todas la subportadoras son utilizadas para crear varios subcanales. Cada subcanal esta conformado por 48 subportadoras que se distribuyen a lo largo de la banda de frecuencia. En FUSC las subportadoras pilotos son ubicadas primero para después ubicar las subportadoras restantes [34].

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Las subportadoras pilotos se dividen en dos conjuntos uno fijo otro variable. El indicador de las subportadoras pilotos pertenecientes al conjunto variable cambia de un símbolo a otro mientras que el indicador para subportadoras pilotos del conjunto fijo se mantiene invariable [5].

Figura 3.3: Esquema de permutación FUSC. 3.1.3 PUSC

Este esquema de subcanalización es similar a FUSC excepto que el total de subportadoras se divide en seis grupos, además es utilizado tanto para DL (Downlink) como UL (Uplink) [5].

Con DL-PUSC, para cada par de símbolos OFDM, las subportadoras utilizables son agrupadas en clusters de 14 subportadoras contiguas. La ubicación de subportadoras pilotos y de datos en cada cluster se representa en la Figura 3.4. Cada cluster es numerado de forma seudo-aleatoria para después ser agrupados en seis grupos. Un subcanal está formado por 2 clusters de un mismo grupo, con ocho subportadoras pilotos y 48 de datos [32].

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La implementación de este tipo de subcanalización permite ubicar todo o solo un grupo de los seis grupos a un transmisor dado, proceso conocido como segmentación. Por ejemplo, en una BS con tres sectores de cobertura es posible ubicar dos grupos a cada transmisor, permitiendo el rehúso de frecuencia a costa de disminuir las razón de datos [5].

Por otro lado, UL-PUSC define una estructura en forma de cuadro en la cual por cada tres símbolos OFDM, las subportadoras son agrupadas en cuatro subportadoras adyacentes (Figura 3.5). Los cuadros son enumerados y divididos en seis grupos donde cada subcanal es creado usando seis cuadros de un mismo grupo, con 24 subportadoras pilotos y 48 de datos [32]. Un método opcional es permitido para UL y consiste en cuadros con tres subportadoras adyacentes por cada tres símbolos, con 8 subportadoras de datos y una subportadora piloto. Este método opcional aumenta la razón de transferencia de datos pero disminuye la capacidad de detección del canal. Ambas opciones permiten alcanzar una relación de compromiso entre las altas razones de datos y la capacidad de detección del canal [34].

Figura 3.5: Estructura de cuadro en UL-PUSC. 3.1.4 AMC

La permutación adyacente incluye tanto UL-AMC como DL-AMC. En ambos métodos son utilizadas nueve subportadoras adyacentes, ocho asignadas a datos y una a la subportadora piloto, en forma de depósito. Cada depósito se asocia a un símbolo [32].

Un subcanal en AMC está definido como una colección de depósitos de orden NxM=6, en el cual N es el número de depósitos contiguos y M el número de símbolos contiguos. Esto

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permite diversas combinaciones que facilitan la diversidad multiusuario mediante la selección del subcanal con mejor respuesta de frecuencia (Figura 3.6) [5].

Figura 3.6: Esquema de permutación AMC. 3.1.5 TDD y FDD

Para su transmisión, la trama OFDMA de un sistema basado en el estándar 802.16e, puede utilizar TDD (Time Division Duplexing) o FDD (Frequency Division Duplexing). En el caso de FDD las subtramas DL y UL son transmitidas simultáneamente en canales de diferente frecuencia mientras que con TDD, tanto la subtrama DL como UL son transmitidas por un mismo canal de frecuencia en diferentes intervalos de tiempo [2]. En general, TDD es el modo de duplexación preferido en estos sistemas ya que permite ajustes en la razón de datos en DL/UL para soportar tráficos asimétricos, hace un mejor uso del espectro y su implementación es menos compleja y costosa que la de FDD [32].

Además de FDD y TDD, 802.16e incorpora un modo opcional para las MS, el H-FDD (Half-Duplex FDD). Este es similar a esquema FDD solo que no puede transmitir y recibir simultáneamente, lo que lo hace más barato y menos complejo que FDD. Sin embargo, sus razones de datos son menores [5].

3.1.6 Estructura de la trama

La Figura 3.7 muestra la estructura de una trama OFDMA para una implementación TDD. Cada trama está dividida en subtramas DL y UL separadas mediante TTG

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(Transmit/Receiver Transition Gaps) o RTG (Receiver/Transmit Transition Gaps), con vistas a prevenir colisiones entre las transmisiones DL y UL [32].

Figura 3.7: Estructura TDD de una trama OFDMA.

El primer símbolo OFDM de la trama OFDMA se utiliza para transmitir el preámbulo de la subtrama DL. Este se utiliza para una variedad de procedimientos de la capa física como la sincronización de tiempo y de frecuencia, la estimación inicial del canal y la estimación de ruido e interferencia [5].

El símbolo que sigue al preámbulo emplea los primeros subcanales para ubicar el FCH. (Frame Control Head) Su función es llevar información de configuración de la trama como el tamaño de los mensajes MAP y el esquema de codificación utilizado [32]. En FCH siempre se utiliza BPSK con razón de código ½ para alcanzar un desempeño robusto y seguro [5].

A continuación del FCH están los mensajes DL-MAP y UL-MAP, en los que se especifica la región de datos de los usuarios en las subtramas DL y UL para cada trama OFDMA. Mediante la obtención de estos mensajes, cada MS (Mobile Station) puede identificar los recursos ubicados en las subtramas DL y UL para su uso [5].

Otro aspecto importante en la subtrama DL es la transmisión periódica del DCD (Downlink Channel Descriptor) y el UCD (Uplink Channel Descriptor) después del mensaje UL-MAP [34]. Estos mecanismos contienen información adicional pertinente a la descripción de la estructura del canal y las diversas combinaciones entre modulación y codificación

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permitidas en la BS. Con vistas a hacer un buen uso de los recursos, los DCD y UCD no son transmitidos en todas las tramas [5].

En la subtrama UL los subcanales de ranging son utilizados por las MS para hacer pedidos de ancho de banda a la BS o ajustes de potencia, frecuencia y tiempo con la misma [32].

3.1.7 SOFDMA

WiMAX Móvil presenta una arquitectura escalable en su capa física que le otorga la flexibilidad necesaria para todo tipo de despliegues y servicios, permitiendo a los operadores desplegar redes con capacidades de acuerdo a su plan de negocios. Esto se logra gracias a que el número de subportadoras, tamaño de la FFT, depende del ancho de banda que se utilice [34]. En la Tabla 1 se muestra la relación entre el ancho de banda y el tamaño de la FFT, además de otros parámetros. Debido a que la separación entre subportadoras y el tiempo de duración del símbolo es el mismo que en especificaciones anteriores, el impacto en las capas superiores cuando se escala el ancho de banda es mínimo [32].

Tabla 1: Parámetros SOFDMA.

El espaciamiento entre subportadoras fijado en 10.94 KHz fue seleccionado para lograr un buen balance entre los requerimientos referidos a la dispersión del retardo multitrayecto y la dispersión Doppler. Así, SOFDMA, permite valores de dispersión de retardo de 20 μs a velocidad vehicular de hasta 125 Km/h en un sistema WiMAX a 3.5 GHz [34].