Учебное пособие. Lte, lte advanced, lte advanced pro

• Название: Lte, lte advanced, lte advanced pro
• Анкор: Учебное пособие
• Дата: 06.12.2022
• Размер: 2.75 Mb.
• Имя файла: Uchebnoe_posobie_LTE_LTE_Advanced_LTE_Advanced_Pro_ (1).docx
• Тип: Учебное пособие; #830487
• страница: 9 из 21

Структура сигналов нисходящих и восходящих каналов

Физический уровень сетей LTE основан на двух технологиях:

1. 
   OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) – мультиплексирование с ортогональным частотным разнесением;
   
2. 
   SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) – мультиплексирование с частотным разнесением с передачей на одной несущей.
   

3. Нисходящий канал

Для передачи данных в нисходящем канале применяется технология многочисленного радиодоступа OFDMA. В первую очередь OFDM относят к методам цифровой модуляции. Метод OFDM использует одновременно и модуляцию, и мультиплексирование, однако мультиплексирование особенное. Обычное мультиплексирование подразумевает объединение различных сигналов от разных источников, здесь же происходит объединение составных частей одного и того же сигнала.

Главная цель применения OFDMA – это борьба с помехами, вызываемые многолучевым распространением сигнала. OFDM-сигнал можно представить не как один быстро формируемый широкополосный сигнал, а в виде множества медленно модулируемых узкополосных сигналов, а не как один стремительно модулируемый широкополосный сигнал. Формируется один многочастотный сигнал, состоящий из большого количества поднесущих частот (рис. 13). [30]

При образовании OFDM-сигнала поток поочередных информационных символов продолжительностью разбивается на блоки. N – количество символов. Т_и – продолжительность одного символа.

Другими словами, в методе мультиплексирования OFDMА входящий поток данных делится на несколько параллельных подпотоков с более низкой скоростью передачи (что приводит к увеличению длительности символа), а каждый подпоток модулируется и передается на своей ортогональной поднесущей.

Ортогональность поднесущих позволяет на приеме выделить каждую поднесущую из суммарного сигнала даже в случае частичного перекрытия полос их спектров. Условием ортогональности поднесущих является равенство:

∆ f = fi – fi-1 =

(5)

Рисунок 13. Схема формирования и обработки OFDM-сигнала

Модуляции, которые могут использоваться в нисходящем канале: QPSK, 16 QAM, 64 QAM.

QPSK – (Quadrature Phase Shift Keying – Кодирование методом Квадратичного Фазового Сдвига) – это простейшая форма QAM (также известная как 4-QAM). QPSK использует две несущие одинаковой частоты, сдвинутые на 90о, и два возможных уровня амплитуды. Один уровень амплитуды соответствует 0, другой – 1.

QAM – (Quadrature Amplitude Modulation – Модуляция методом Квадратичных Амплитуд) – это технология передачи цифрового информационного потока в виде аналогового сигнала. Это достигается путем разделения несущей волны на две несущие одинаковой частоты сдвинутые относительно друг друга на 90о, каждая из которых промодулирована по одному из двух или более дискретных уровней амплитуды. Комбинация всех уровней амплитуды на этих двух несущих представляет собой бинарную битовую картину.

Дискретное обратное быстрое преобразование Фурье применяется при создании OFDM/QAM-сигнала.

Типы модуляции влияют на самый младший компонент – ресурсный элемент. В зависимости от модуляции каждый элемент переносит 2, 4 или 6 бит информации. Такие ресурсные элементы объединены в «таблицу» (из 7 столбцов – символов (при нормальном циклическом префиксе) и 12 рядов – поднесущих) – ресурсный блок. При расширенном циклическом префиксе символов будет 6. Это происходит из-за того, что длина одного слота не может быть изменена, и для префикса отводится место одного символа. Один ресурсный блок входит в один слот, таким образом два соседних слота (два ресурсных блока) образуют 1 подкадр.

Циклический префикс является огромным преимуществом метода OFDM. Циклический префикс – это копия отдельных фрагментов символов. Эти копии расположены в конце сигнала, таким образом, одинаковые фрагменты расположены как в начале, так и в конце сигнала, что и позволяет избежать искажений. Продолжительность нормального префикса 4,7 мкс, а расширенного - 16,7 мкс

Пропускная способность напрямую зависит от количества ресурсных элементов, отсюда следует, что при расширенном циклическом префиксе она будет ниже, чем при нормальном. По этой причине расширенный циклический префикс используют в особых случаях. Например, в сельскохозяйственных регионах, где требуется широковещательная передача на множество ячеек.

Реальная картина разбиения на ресурсные блоки выглядит немного иначе. В ней ресурсный блок состоит из расположенных рядом 12 поднесущих, которые занимают полосу 180 кГц, длительностью 66,7 мкс. На них выстроены 7(6) символов с общей длительностью 0,5 мс. В начале каждой поднесущей отведено место и под циклический префикс, тогда получается следующая схема:

Рисунок 14. Ресурсная схема при различных циклических префиксах

Часть из ресурсных элементов используется для передачи опорного (или же reference) сигнала, используемого для синхронизации и оценки состояния радиоканала. Сигналы передаются в первом и пятом OFDM символе каждого слота при стандартной длине циклического префикса в первом, и при расширенной длине циклического префикса в четвертом символе. В частотной области эти сигналы разносятся на фиксированную величину. Ниже на рисунке 15 приводится схема ресурсного блока с указанием ресурсных элементов, в которых передаются пилотные сигналы при стандартной длине циклического префикса.



Рисунок 15. Схема ресурсного блока с передачей пилотных сигналов