2.1 802.16 Στρώμα PHY και το PHY WiMAX υποσύνολο
Τα ΙΕΕΕ πρότυπα είχαν ως σκοπό να εξελιχθούν ως σύνολο διεπιφανειών αέρος που βασίστηκαν σε ένα κοινό πρωτόκολλο της MAC, αλλά με τις προδιαγραφές στρώματος PHY εξαρτώμενες από το φάσμα της χρήσης και των σχετικών κανονισμών. Η MAC γενικά υποστηρίζει ένα στρώμα PHY στο οποίο οι ΣΒ διαβιβάζουν βασικά ένα time-division σήμα πολύπλεξης, με μεμονωμένα δεσμευμένα σειριακά time-slots σταθμών συνδρομητών (ΣΣ). Η πρόσβαση στην uplink κατεύθυνση είναι από την time-division πρόσβαση πολύπλεξης (TDMA). Τόσο η αμφίδρομη time-division (TDD) όσο και η αμφίδρομη frequency-division (FDD) αντιμετωπίζονται με έναν κοινό τρόπο υπερπληρότητας. Η ημιαμφίδρομη FDD των ΣΣ, που μπορεί να είναι λιγότερο ακριβή δεδομένου ότι δεν διαβιβάζουν ταυτόχρονα και δεν λαμβάνουν, υποστηρίζεται εύκολα σε αυτό το πλαίσιο, με μια μικρή τροποποίηση.Οι εναλλακτικές λύσεις TDD και FDD υποστηρίζουν προσαρμοστικά υπερπλήρη σχεδιαγράμματα στα οποία οι προαιρετικές δυνατότητες διαμόρφωσης και κωδικοποίησης ανατίθενται δυναμικά σε μια βάση υπερπληρότητας. Η διασύνδεση αέρα 10-66 GHz είναι σχεδιασμένη σαν "WirelessMAN-SC" επειδή χρησιμοποιεί την διαμόρφωση single - ¬carrier (SC). Υποστηρίζονται τα μεγέθη καναλιών 25 και 28 MHz, με μια μέγιστη συνολική τιμή στοιχείων «πάνω από τον αέρα» 124 MBIT/S στο κανάλι των 28 MHz που χρησιμοποιεί τη εύρος διαμόρφωσης 64-θέσεων τετραγωνισμού (64QAM). Σε χαρακτηριστικές περιπτώσεις, ο χειριστής θα έχει πρόσβαση στις δεκάδες τέτοιων καναλιών, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν κανονικά σε έναν γωνιακό τομέα ίσως 90°. Η εμβέλεια είναι χαρακτηριστικά της τάξης των λιγότερο από 5 χλμ.
Σε σύγκριση με υψηλότερες συχνότητες, οι ζώνες 211 GHz προσφέρουν την ευκαιρία να προσεγγισθούν πολλοί περισσότεροι πελάτες με λιγότερες δαπάνες, γενικότερα όμως με χαμηλότερα ποσοστά στοιχείων. Αυτό δηλώνει, ουσιαστικά, πως οι συγεκριμένες υπηρεσίες θα προσανατολιστούν προς μεμονωμένα σπίτια ή τις μικρομεσαίες επιχειρήσεις (SMEs). Η σχεδίαση του στρώματος 2-11 GHz PHY οδηγήθηκε από την ανάγκη για την non-line-of-sight λειτουργία (NLOS), δεδομένο ουσιαστικό προκειμένου να υποστηρίξει οικιστικές εφαρμογές, δεδομένου ότι οι στέγες μπορούν να είναι πάρα πολύ χαμηλές για ένα σαφές Los σε μια κεραία των ΣΒ, πράγμα που ενδεχομένως οφείλεται στην παρεμπόδιση από τα δέντρα. Επομένως, η σημαντική διάδοση πολλαπλών διαδρομών πρέπει να αναμένεται. Επιπλέον, οι υπαίθρια-τοποθετημένες κεραίες είναι ακριβότερες, ακριβώς λόγω των δαπανών υλικού και εγκαταστάσεων. Μερικοί προμηθευτές θα προτιμήσουν να προσφέρουν τα συστήματα που χρησιμοποιούν τις εσωτερικές κεραίες μόνο.
Το IEEE 802.16a/RevD διευκρινίζει ότι τα συστήματα εφαρμόζουν τη μια από τρεις προδιαγραφές διεπαφών αέρα, κάθε μια από τις οποίες επιτρέπει τη διαλειτουργικότητα:
1. WirelessMAN-SCa: χρησιμοποίηση ενός σχήματος διαμόρφωσης ενιαίος-μεταφορέων.
2. WirelessMAN - Ofdm: χρησιμοποιώντας OFDM με ένα 256-point fast Fourier transform (FFT). Η πρόσβαση γίνεται από TDMA.
3. WirelessMAN - Ofdma: Αυτό χρησιμοποιεί την ορθογώνια πολλαπλάσια πρόσβαση συχνότητα-τμήματος (OFDMA) με ένα 2048-point FFT. Σε αυτό το σύστημα, η πολλαπλάσια πρόσβαση παρέχεται με το να απευθύνει ένα υποσύνολο των πολλαπλάσιων μεταφορέων στους μεμονωμένους δέκτες.
Αν και πολλαπλάσια PHYs διευκρινίζονται όπως στην αλληλουχία προτύπων 802.11, το WiMAX Forum έχει καθορίσει ότι τα πρώτα διαλειτουργικά σχέδια δοκιμής, και ενδεχόμενως η πιστοποίηση, θα υποστηρίξει το 256-point FFT OFDM PHY (που είναι κοινό μεταξύ 802.1a και του ETSI HiperMAN), με άλλα που αναπτύσσονται όπως απαιτεί η αγορά.
Το σχηματικό σήμα OFDM επιλέχτηκε, παρά τα ανταγωνιστικά σχήματα, όπως η πολλαπλάσια πρόσβαση τμήματος κώδικα (CDMA) που οφείλεται στη δυνατότητά του να υποστηρίξει την απόδοση NLOS διατηρώντας ένα υψηλό επίπεδο φασματικής αποδοτικότητας, που μεγιστοποιεί τη χρήση του διαθέσιμου φάσματος. Στην περίπτωση του CDMA (κυριαρχόντων των 2G και 3G), το εύρος ζώνης RF πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερο από τη ρυθμοαπόδοση στοιχείων, προκειμένου να διατηρηθεί το κέρδος επεξεργασίας επαρκές να υπερνικήσει την παρέμβαση. Αυτό είναι σαφώς μη πρακτικό για το ευρυζωνικό ραδιόφωνο κάτω από 11 GHz, δεδομένου ότι, παραδείγματος χάριν, τα ποσοστά στοιχείων μέχρι 70MBIT/S θα απαιτούσαν εύρος ζώνης RF που να υπερβαίνει τα 200 MHz για να αποδώσουν συγκρίσιμα κέρδη επεξεργασίας και την απόδοση NLOS.
Πολλά συστήματα στην προηγούμενη δεκαετία έχουν περιλάβει τη σταθερή διαμόρφωση, που προσφέρει μια ανταλλαγή μεταξύ της ανώτερης ιεραρχικά διαμόρφωσης για τα υψηλά ποσοστά στοιχείων, αλλά που απαιτεί τις βέλτιστες συνδέσεις, ή την σταθερότερη ιεραρχικά χαμηλότερη διαμόρφωση που θα λειτουργήσει μόνο στις χαμηλές αναλογίες στοιχείων. Το 802.16a/RevD υποστηρίζει την προσαρμοστική διαμόρφωση, την ισορροπώντας διαφορετική ποιότητα ποσοστών και συνδέσεων στοιχείων και τη ρύθμιση της μεθόδου διαμόρφωσης σχεδόν στιγμιαία για τη βέλτιστη μεταφορά στοιχείων και για να κάνει την αποδοτικότερη χρήση του εύρους ζώνης.
