HighRateWLAN.ppt
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1、High-Rate WLAN (hrWLAN),High-Rate WLAN specifications,覆盖半径:100m 信道最大传播延迟为0.33us 连接模型:点对点、点对多点 目标频段: 5.8GHz/2.4GHz ISM频段 未来可能分配给本系统的许可频段; 系统带宽:(510) 204080Mhz,初期考虑:204080MHz 频谱效率:15bits/s/Hz OFDM调制,符号长度4us(每个符号可携带150600字节) 即:80MHz带宽时,数据速率最高可达1.2Gbps 终端能力:(510) 204080MHz 分别有20MHz、40MHz和80MHz带宽的终端 支持不同
2、能力终端的混合接入 运动速度:步行,3Km/h,系统设计要求-1,接入机制 混合接入机制,支持多址技术 OFDMA与TDMA混合(下行多用户MIMO) 从组网机制上简化复杂性 802.11的后向兼容性、多种组网机制导致复杂性 支持点到多点方式 支持更多的用户同时接入 提供比802.11更多的用户接入 单AP组网方式 赞不考虑AP间的时间同步、频率协调等复杂问题 协议开销小,系统设计要求-2,集中控制方式 上下行都是多用户系统 严格TDD双工(TDMA) 可调度的上行周期和下行周期,以适应突发业务 空口系统开销 满负荷时,系统开销不大于25% 随机接入过程 不宜采用CSMA/CA机制 可借鉴移动
3、通信网的随机接入过程,总体关键技术(要点),时间同步机制与实现方法 AP时钟为时间基准 终端的时钟(消除传播延时算法) 接收时,与AP信号的OFDM符号对齐(延迟接收) 发送时,信号在AP端实现对齐(超前发送) 频率同步机制 AP频率为基准频率 没有导频信号,UE如何与AP的频率对齐?,AP,UE,超前发送,AP端对齐,总体关键技术(要点),不同终端能力混合接入 20MHz、40MHz、80MHz混合接入 接入机制 下行MU-MIMO机制 AP多天线、终端多天线? 下行多用户MIMO机制,hrWLAN应用场景,3G/4G与WLAN融合的理想WLAN 可提供足够好的话音、视频业务QoS保障 3G
4、/4G所有业务平滑迁移到hrWLAN上 开拓WLAN电视业务 可提供多路数字电视频道 小型多媒体集群调度系统 运营模式大用户量宽带无线接入 不同用户分配不同接入速率(1M、2M、,10s M),MAC技术基本场景,假设场景 AP为80MHz带宽,信道速率可达1.2Gbps OFDM符号长度4us 即基本时间粒度为4us AP覆盖半径 100米 信道传播延时 1/3 =0.33 us (约为传播延时的1/10) 三种带宽类型终端 A型:20MHz( 300Mbps) B型:40MHz ( 600Mbps) C型:80MHz ( 1.2Gbps),MAC技术目标,高速率MAC、低复杂度处理 信道速
5、率达到1Gbps,MAC速率能达到多少? 低复杂度处理是提高MAC速率的重要因素之一 不同类型终端混合接入 要求AP具备20/40/80MHz终端混合接入 AP的传输方案、信道帧结构 QoS要求 实时性业务:低速率的话音、高速率的视频 突发性业务:网络通信,峰均比大 关键点 实时业务、突发业务协调支持能力 高效率、高吞吐率MAC技术,hrWLAN的MAC的问题分析,RTS,CTS,ACK,4us Slot,RTS/CTS/ACK帧各占用不到1个slot Data帧最多只占4个Slot 收发转换、发收转换估计在35个Slot,Data,1620 slot,信道利用率上限=4/16,不宜采用CSM
6、A/CA 时隙粒度大 OFDM符号长度=4us,150(20MHz)600字节(80MHz) CSMA/CA 最小帧间间隔(sifs)=20slots 不宜采用即时交互技术 收发转换至少需3个符号 符号处理+收发转换+超前发送,hrWLAN的MAC的问题分析,不宜采用传统的AP组网体制 AP与UE平等竞争权利不利于组网性能提升 AP通信量UE通信量总和 不宜通过提高AP的信道竞争能力 大幅度提高AP的信道竞争力可能破坏CSMA/CA机制 现有的提高竞争力的各种措施仅能起到微调的作用 AP方式不能提供有力的QoS保障 流量保障问题、时延抖动问题,AP,UE,UE,UE,UE,hrWLAN的MAC
7、的问题分析,需要提供多种带宽终端的混合接入 多种带宽的OFDM信号的组合、编码和解码 20、40、80Mhz带宽的信号组合传输 不宜根据信号强弱采用不同调制速率 802.11 可根据信号强弱采用不同调制速率 一个OFDM符号内各子载波是相同调制速率 将导致hrWLAN接收解调极端困难 OFDM解调是否支持不同子载波用不同速率调制?,80MHz,AP,hrWLAN的MAC的问题分析,有QoS保障的业务和突发型业务的接入 全竞争方式只能容纳较小的QoS保障的业务 突发型业务量大时,QoS业务就无法得到保障 竞争方式无法有效限制突发型的业务量 如何有效限制突发型业务? 如何保障QoS业务的质量? M
8、AC服务的QoS业务和突发业务的最大化 QoS业务与突发业务比例的动态调整,MAC,MAC,QoS业务,突发业务,QoS业务,突发业务,hrMAC基本思路TDD信道帧结构,TDD(TDMA)帧结构 TDD:下行周期+上行周期 AP在下行周期只发送数据,上行周期只接收数据 上行分为两个阶段,调度阶段和竞争阶段 QoS业务与突发业务传输方式 QoS业务:AP下行周期、UE上行调度阶段 突发业务:AP下行周期、UE上行竞争阶段,AP下行 调度+突发,UE上行 (调度),UE上行 竞争,Frame-1,Frame-2,Frame-k,S-Frame,S-Frame,S-Frame,超帧,帧,帧结构,下
9、行周期,上行周期,hrMAC基本思路TDD信道帧结构,hrMAC特点 帧结构有重大改变,不再向下(802.11)兼容 802.11:信道划分为非竞争和竞争期 非竞争期有上下行,竞争期共同参与 hrMAC:信道划分为上下行 下行时无竞争,上行才分调度和竞争阶段 消除了即时交互过程 即时交互被上下行交互取代 不再采用CSMA/CA 仅在UE上行竞争阶段竞争信道 消除了AP发送瓶颈 AP可安排下行的突发业务,不用竞争信道,hrMAC基本思路OFDM结构,根据系统多种带宽、OFDM子载波特点 终端带宽类型:20MHz、40Mhz、80MHz 80MHz带宽的OFDM信号,固定划分4组子载波 4组子载波
10、,每组对应20MHz 子载波集合 =A,B,C,D 子载波分配 20M终端:有四种选择(A,B,C,D) 40M终端:有六种选择(AB,AC,AD,BC,BD,CD) 80M终端:只有一种选择(ABCD) 固定分配子载波理由 便于AP对不同带宽终端混合接入的OFDM符号解调 (混合接入情况下,动态划分自载波缺乏可行性论证),A,B,C,D,AP,4us,OFDM符号,A,B,C,D,A,C,B,C,A,D,A,B,C,D,20MHz终端,40MHz终端,80MHz终端,20MHz,hrMAC基本思路物理层服务模型,由于固定划分子载波,物理层的服务可抽象为多个并发的SAP 不同带宽表现为不同SA
11、P数,物理层,A B C D = ,无线信道 (80MHz),物理层,X Y 2,无线信道 (40MHz),物理层,Z,无线信道 (20MHz),hrMAC基本思路MAC调度模型,终端信道规则 不切换子载波组(始终在相同子载波组收发数据) 若终端同时有QoS和突发业务,也在相同子载波组上工作 AP信道规则 为终端QoS业务分配子载波组 在终端的子载波组上向终端发送数据,子载波调度,QoS业务调度,突发业务调度,业务分类调度,上下行调度,hrMAC基本思路MAC调度模型,AP下行调度 QoS业务调度 上下行时隙独立调度(适应上下行流量不平衡情况) 根据QoS业务队列长度确定占用时隙数 突发业务调
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