2 Controllo di Accesso al Mezzo (MAC) 1 Standard IEEE 802.16a per le “WirelessMAN” Introduzione allo Standard IEEE 802 Indice

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Indice

Glossario

Introduzione allo Standard IEEE 802

1 Standard IEEE 802.16a per le “WirelessMAN”

1.1 Campo d’azione

1.2 Bande di frequenza

1.3 Modello di riferimento

1.4 Nomenclatura dell’interfaccia aria

1.5 Scenario e confronto tra gli attuali accessi ad Internet

1.6 Vantaggi offerti da “WirelessMAN”

2 Controllo di Accesso al Mezzo (MAC)

2.1 Introduzione

2.2 Sottolivello di Convergenza di Servizio Specifico (CS)

2.2.1 Sottolivello di Convergenza ATM 19

2.2.1.1 Formato del PDU ATM 19

2.2.1.2 Classificazione 19

2.2.1.3 Soppressione del Payload Header 20

2.2.2 Sottolivello di Convergenza a pacchetto 21

2.2.2.1 Formato del MAC SDU 21

2.2.2.2 Classificazione 21

2.2.2.3 Soppressione del Payload Header 23

2.3 Sottolivello MAC di Parte Comune (MAC CPS)

2.3.1 Topologia Punto-Multipunto (PMP) 26

2.3.2 Topologia Mesh (a maglia) 27

2.3.3 Definizione dei servizi MAC 28

2.3.4 Progetto dei dati e del controllo 31

2.3.4.1 Indirizzamento e collegamenti 31

2.3.4.2 Formati del PDU MAC 32

4

2.3.5 Meccanismo ARQ 41

2.3.6 Pianificazione dei Servizi di Uplink 41

2.3.7 Meccanismi di allocazione e di richiesta di Banda 42

2.3.8 Supporto opzionale della topologia Mesh 43

2.3.8.1 Pianificazione distribuita 43

2.3.8.2 Pianificazione centralizzata 44

2.3.9 PHY sostenuti dal MAC 44

2.3.10 Supporto MAC per sistemi con antenna adattativi (AAS) 45

2.3.11 Ingresso nella rete ed inizializzazione 46

2.4 Sottolivello di Privacy

2.4.1 Architettura 55

2.4.2 Autenticazione e richiesta di Privacy 55

3 Livello fisico (PHY)

3.1 Strato PHY WirelessMAN-SC

3.1.1 Framing e tecniche di Duplexing 57

3.1.2 Downlink PHY 59

3.1.2.1 Downlink subframe 59

3.1.2.2 Allocazione del burst di downlink 61

3.1.2.3 Sottolivello del Downlink dipendente dal mezzo fisico (PMD) 63

3.1.2.3.1 “Randomizzatore” 64

3.1.2.3.2 Codificatore a correzione di errore diretta (FEC) 64

3.1.2.3.3 Modulazione nel Downlink 72

3.1.3 Uplink PHY 77

3.1.3.1 Uplink subframe 77

3.1.3.2 Sottolivello dell’Uplink dipendente dal mezzo fisico (PMD) 78

3.1.3.2.1 “Randomizzatore” 79

3.1.3.2.2 Codificatore a correzione di errore diretta (FEC) 79

3.1.3.2.3 Modulazione nell’uplink 81

3.1.4 Baud rates e larghezze di banda del canale 84

3.1.5 Propagazione 84

3.1.5.1 Condizioni di propagazione 84

3.1.5.2 Modelli di propagazione 84

5

3.2 Strato PHY WirelessMAN-SCa

3.2.1 “Randomizzatore” 86

3.2.2 FEC 86

3.2.2.1 Codice esterno 87

3.2.2.2 Interleaver a blocco (opzionale) 87

3.2.2.3 Codice interno 88

3.2.2.4 Codice Turbo a Blocco 95

3.2.3 Modulazione in quadratura 97

3.2.4 Burst di trama 98

3.2.4.1 Preambolo del Burst 98

3.2.4.2 Payload del Burst 99

3.2.4.3 Regione di compensazione del ritardo di diffusione (RxDS) 99

3.2.4.4 Parola Unica (UW) 100

3.2.5 Tecniche di Duplexing 100

3.2.5.1 FDD 100

3.2.5.2 TDD 102

3.3 Strato PHY WirelessMAN-OFDM

3.3.1Modulazione OFDM 103

3.3.1.1 Descrizione del simbolo OFDM 105

3.3.2 Codifica del canale 107

3.3.2.1 “Randomizzatore” 107

3.3.2.2 FEC 108

3.3.2.2.1 Codice Turbo a blocchi (opzionale) 110

3.3.2.2.2 Codice Turbo Convoluzionale (opzionale) 112

3.3.2.3 Interleaving 113

3.3.2.4 Modulazione dei Dati e delle portanti pilota 114 3.3.3 Struttura della trama per sistemi PMP e Mesh 115

3.3.3.1 PMP 115

3.3.3.2 Mesh 117

3.3.4 Ranging 118

3.3.5 Richiesta di Bandwidth 119

3.3.6 Trasmissione in diversità: Codifica Spazio-Tempo (opzionale) 119 3.3.7 Requisiti del trasmettitore e del ricevitore 121

6

3.4 Sottosistema di controllo radio

3.4.1 Sincronizzazione di rete 122

3.4.2 Controllo di frequenza 122

3.4.3 Controllo di potenza e misure del canale 123

4 Modelli di Canale per Applicazioni Wireless Fisse

4.1 Modello del Path Loss suburbano

4.2 Profilo del ritardo Multipath

4.2.1 Ritardo RMS di espansione 126

4.3 Caratteristiche del Fading

4.3.1 Distribuzione del Fade, fattore K 126

4.3.2 Spettro Doppler 128

4.3.3 Caratteristiche spaziali, Distanza di Coerenza 130

4.4 Interferenza Co-canale

4.5 Fattore di Riduzione del Guadagno di Antenna

4.6 Modelli di Canale Stanford University Interim (SUI)

4.6.1 Canali SUI modificati 133

4.7 Estensione dei Modelli ad altre frequenze

5 Simulazione ed analisi del WirelessMAN-OFDM PHY

5.1 Simulatore

5.1.1 LabVIEW 137

5.1.2 Simulatore WirelessMAN-OFDM 137

5.1.3 Canale FBWA 139

5.1.4 Stima del Canale ed equalizzazione 141

5.1.4.1 Stimatore dell’Errore Quadratico Minimo (LS) 141 5.1.4.2 Stimatore del Minimo Errore Quadratico Medio (LMMSE) 141

5.1.4.3 Dettagli sulla stima del canale 142

5.2 Analisi e risultati