WIMAX技术点对多点的宽带无线接入探讨 第9页
图4-2: TDD定时和帧结构
上图中给出了上下行链路和接入部分的帧结构。其中Beacon和Access(标记为黄色的部分)分别用于下行链路和上行链路同步，此外Beacon还用于频率估计的初始化捕获，而Access部分携带用户的接入数据包，基站也会利用Access来计算终端的发送功率来实现功率控制回环。GPx(标记为红色的部分)是保护间隔，这在TDD系统中是非常常见的。GP1有固定的长度，而GP2和GPO可以根据终端和基站之间的距离而变化。GPx也保证了RF有足够的时间在发送电路和接收电路之间切换。这样，GP1和GP2都有一个基于RF的最小要求。
4.3 OFDMA的DSP实现
前面已经介绍了OFDMA技术原理和我们所实现的WiMax物理层的总体结构，下面对实现方案作具体介绍。前面已经介绍过在系统硬件结构中DSP是连接MCU和RF的中间设备，也就是说上述的物理层技术基本上在DSP上实现的。如下图所示，DSP的主要算法处理包括卷积编码，凿孔(速率压缩)，交织，调制(64QAM或者QPSK等)，以及串/并(并/串)转换，FFT/IFFT变换等。
图4-3: OFDMA的DSP算法实现
其中1/2卷积编码使用16状态卷积编码器实现，并且G0(D)=1+D^3+D^4，G1(D)=1+D^ 1+D^3+D^4，如下图所示:
图4-4:卷积编码器
意即，每个信息比特通过卷积编码器之后将被转换成两个发送比特。一个简单的例子，如果信息比特流110101经过该卷积编码器编码之后，将转换成新的比特流11 11 01l 00 01 00 10 11 11 11。
下面，让我们从物理层的角度了解基站发送和接收空中接口数据的流程。
4.3.1发送下行数据流程
根据WiMax协议，MCU对要发送的下行数据作MAC层协议处理之后，保存到下行数据包结构中。该下行数据包结构如下:包长，DSP管理实体消息，调制模块信息，TDM信息，32个数据簇。其中调制模块信息主要目的是用于指示调制机制，比如64QAM或者MPSK等，这些信息将在物理层被封装到第一个preamble符号(导频符号)中发送到终端，以便终端用相应的解调机制接收数据。TDM信息的主要目的是指示TDM Index，这些信息将在物理层被封装到第二个导频符号，以便终端用于做同步。32簇数据中包括4簇DCCH(下行链路控制信道)数据和28簇RLP DDCH(下行链路数据信道)数据。DDCH数据簇的处理过程如下图所示:
图4-5:基站发送下行数据流程图
28簇DDCH数据分别加之上述的两个导频符号后，经过RLP的CRC运算，卷积编码，凿孔，交织，调制和扩展之后被映射保存到28个信道的子载波上(每个信道有16个子载波)。而4簇DCCH在物理层的处理与DDCH相似，也是经过CRC，编码，凿孔，交织，调制和扩展之后，被分别映射到4个信道上的子载波上。进而，经过上述处理的32簇原始符号还要经过IFFT运算转换成OFDM符号，加上beacon pilot tracing tone符号等形成完整的物理帧，通过32个空中信道发送出去。
4.3.2接收上行数据流程
上行数据的接收处理，基本上是下行数据发送过程的反过程。到MCU去的上行数据包结构中包含如下信息:包长，DSP管理实体消息，随机接入信道控制簇，物理信道控制簇，上行链路控制信道数据簇和RLP数据簇。当空中接口接收到来自终端的上行数据，基站DSP首先从32个信道(32*16个子载波)接收和解调ACC符号(接入符号)，计算上行链路功率以实现功率控制，并作信道估计，然后接收和解调32个信道上的数据符号，并对所有这些OFDM符号作FFT变换，形成32簇原始符号。原始符号经过进一步接收处理映射到MCU的上行数据包结构中，送MCU作MAC层处理。这里以RLP UDCH(上行链路数据信道)接收过程为例作简单介绍，如下图所示，是其中28簇UDCH数据的处理流程。
图4-6:基站接收上行数据流程图
对于UDCH数据簇原始符号的处理，DSP首先获取ACC接入符号和ACC参考接入符号，作解扩展调制，计算其CRC，并将ACC保存到MCU的随机接入信道控制簇缓冲区。对每个数据簇，首先从OFDM符号中提取数据信息和信道信息，并将这些数据和信道信息以14比特为单位组合，作解扩展，解调，解交织，去凿孔，文特比解码，为RLP数据作CRC运算，并将RLP保存到MCU的RLP数据簇。
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