วันเสาร์ที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2551

1.7 Physical Layer (PHY)

ในปัจจุบันเนื่องการการสื่อสารแบบทิศทางอ้อม (Non Line of Sight) จะเป็นการสื่อสารหลักที่ใช้ใน WiMAX เทคโนโลยีที่รองรับ คุณสมบัติ Non Line of Sight นี้คือ OFDM และ OFDMA เพราะ Modulation ทั้งสองนี้มีประสิทธิภาพดีในการแก้ปัญหาเรื่องความแตกต่างของเวลาในแต่ละทิศทางของสัญญาณ (Delay spread) และความแตกต่างของสัญญาณในแต่ทิศทาง (Multipath fading) ในการส่งแบบ Non Line of Sight ได้ในทางปฎิบัติบริษัทผลิตอุปกรณ์ WiMAX ส่วนใหญ่จะเลือกใช้เทคโนโลยี OFDM สำหรับอุปกรณ์ Fixed หรือ Portable Broadband Wireless Access หรือ IEEE 802.16-2004 ส่วนเทคโนโลยี OFDMA จะถูกใช้ใน
อุปกรณ์ Mobile Broadband Wireless Access หรือ IEEE 802.16e เพราะ OFDMA มีสามารถรองรับการ Roaming ได้ดีกว่า OFDM อย่างไรก็ตามการเลือกใช้เทคโนโลยีทั้งสองว่าเทคโนโลยีไหนเหมาะกับ Fixed หรือ Mobile Broadband Wireless Access นั้นยังไม่มีการ ตกลงกันเป็นที่แน่นอน บางบริษัทผู้ผลิตก็ผลักดันให้ใช้เทคโนโลยี OFDM ใช้งานได้ทั้ง Fixed และ Mobile Broadband Wireless Access แต่บางบริษัทผู้ผลิตใช้ OFDMA สำหรับ Mobile Broadband Wireless Access เท่านั้น และยังมีบางบริษัทผู้ผลิตใช้สองเทคโนโลยีร่วมกันคือ ในทิศทาง downlink ใช้ OFDM ในทิศทาง uplink ใช้ OFDMA จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์จากต่างบริษัทจึงมีความแตกต่างหลากหลายกัน อุปกรณ์ต่างเทคโนโลยีกันจะไม่สามารถติดต่อกันได้ คือ อุปกรณ์ OFDM จะไม่สามารถติดต่อสื่อสารได้กับอุปกรณ์ OFDMA อย่างไรก็ตาม ความ ต้องการของตลาด รวมถึงความยืดหยุ่นในการใช้งานจะเป็นตัวผลักดันว่าอุปกรณ์ประเภทไหนจะเหมาะกับการใช้งานชนิดใด [Available online at : http://www.nectec.or.th]
ในส่วนถัดไปที่จะกล่าวจะเน้นอธิบายในส่วนของ Physical layer ที่เกี่ยวข้องกับ OFDM เป็นหลัก ส่วนประกอบของ Physical layer ประกอบด้วยหลายส่วน ดังภาพที่ 1-9 เป็นการแสดง process ที่เกิดขึ้นใน Physical layer









1.7.1 เทคนิคการแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาด (Forward Error Correction – FEC)
Forward Error Correction จะช่วยตรวจจับและแก้ไขบิตที่ผิดพลาดในขณะที่ส่ง ข้อมูลเป็นการช่วยลดระดับ signal-to-noise ratio ที่ต้องการลง Forward Error Correction (FEC) จะเป็น การพ่วงข้อมูลส่วนที่ใช้สำหรับการตรวจจับและแก้ไขบิตที่ผิดพลาด (FEC bits) ไปกับข้อมูลจริง ดังภาพที่ 1-13 ที่ด้านผู้รับหรือ receiver ก็จะคำนวณข้อมูลที่ได้รับและเปรียบเทียบกับ FEC bits เหล่านี้ ซึ่งผู้รับสามารถตรวจได้ว่ามีบิตไหนที่มีความผิดพลาดเกิดขึ้นแล้วทำการแก้ไข แต่การใช้ Forward Error Correction นี้ ส่วนของ FEC bits ที่เพิ่มเข้ามาถือ ว่าเป็นส่วนเกินที่ไม่ได้บรรจุข้อมูลใช้งานหรือ เรียกว่า overhead ดังนั้นความเร็วในส่ง ข้อมูลรวมส่วนหนึ่งจะถูกลดทอนถูกไปใช้สำหรับ overhead จึงทำให้ความเร็วของส่งข้อมูลจริงลดลง มีการวัดปริมาณ overhead ของ Forward Error Correction ในรูปแบบของ coding rate (เช่น 1/2 , 2/3, ¾ เป็นต้น) ตัวอย่างเช่น ถ้าใช้ Forward Error Correction ด้วย coding rate ½ ถ้าความเร็วในการส่งข้อมูลรวมอยู่ที่ 2 Mbps ดังนั้นความเร็วสุทธิของการส่งข้อมูลจริงจึงอยู่ที่ 2 x ½ = 1 Mbps เทคนิคที่ใช้เป็น Forward Error Correction(FEC) ใน WiMAX จะใช้ Reed Solomon & Convolutional Coding (RS-CC) ซึ่งจะให้ coding rate ที่แตกต่างกัน (เช่น 1/2 , 2/3, ¾ เป็นต้น) ยิ่ง Code rate ยิ่งต่ำยิ่งสามารถรองรับสัญญาณรบกวนที่ระดับสูงขึ้นได้ (คือมีความสามารถในการตรวจจับและแก้ไขบิตที่ผิดได้ดีในสภาวะสัญญาณรบกวนสูง) แต่ความเร็วสุทธิในการส่งข้อมูลจะลดลง ดังนั้นสถานีฐานต้องทำการปรับเปลี่ยน Code rate ให้เหมาะสมกับสภาวะของ channelในขณะนั้นๆ ตัวอย่างเช่น ในสภาวะที่สัญญาณรบกวนอยู่ในระดับต่ำซึ่งมีผลให้เกิดความผิดพลาดของข้อมูลอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้นจึงมีการปรับใช้ coding rate ที่สูงขึ้นเพื่อลด overhead แต่ยังคงการตรวจจับบิตที่ผิดพลาดอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ บางสภาวะที่สัญญาณรบกวนอยู่ในระดับสูงจนเกิดบิตที่ผิดพลาดมากจน Forward Error Correction ไม่สามารถทำการแก้ไขได้ จึงต้องมีเทคนิคเพิ่มเติมที่ชื่อ Automatic RepeatRequest (ARQ) ซึ่งเป็นการส่งข้อมูลเดิมซ้ำเพื่อแทนที่ข้อมูลที่ผิดพลาด







1.7.2 Adaptive Modulation
Modulation ที่กำหนดในมาตรฐานมีได้ 4 รูปแบบคือ BPSK, QPSK, 16-QAM และ 64-QAM ใน Modulationทั้ง 4 รูปแบบนี้ 64-QAM ให้ความเร็วการส่งข้อมูลสูงสุดแต่ประสิทธิภาพในการทนต่อสัญญาณรบกวนได้ต่ำสุด ในทางกลับกัน BPSK ให้ประสิทธิภาพในการทนต่อสัญญาณรบกวนได้สูงสุด แต่ให้ความเร็วในการส่งข้อมูลได้ต่ำสุด ทั้ง coding rate และ modulation ต่างก็มีความสัมพันธ์กับความทนทานต่อสัญญาณรบกวนและความเร็วที่ส่งได้ ดังนั้นต้องมีการปรับเปลี่ยนของ coding rate และ modulation ให้เหมาะสมกับสภาวะของ channel ในขณะนั้นๆ ซึ่งเรียกว่าเทคนิคนี้ว่า Adaptive Burst Profile ภาพที่ 1-14 แสดง Adaptive BurstProfile ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลง coding rate และ modulation ให้เหมาะสมกับความแรงของสัญญาณและระดับสัญญาณรบกวน หรือ Signal-to-Noise Ratio (SNR) ใน แต่ละ modulation และ coding rate จะให้ความเร็วในการสื่อสารที่แตกต่างกัน ดังตารางที่ 1-2



1 ความคิดเห็น:

Unknown กล่าวว่า...

Thank you นะคะ มาทำรายงานเรื่องนี้พอดีเลย ^^