Цифровые системы связи и передачи данных
..pdf
Рис. 5.69. Связь логических и транспортных каналов
Физические каналы на радиоинтерфейсе в LTE
Информация между UE (МС) и eNodeB (БС) передается не произвольным образом, а через четко организованную структуру каналов. Рассмотрим классификацию, виды и назначение физических каналов в сети LTE (рис. 5.70).
Рис. 5.70. Физические каналы LTE
Физические каналы можно классифицировать по направлению передачи информации: Downlink и Uplink.
К физическим каналам в Downlink относятся:
PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) — физический распреде-
ленный канал в направлении «вниз» — служит для высокоскоростной передачи мультимедийной информации;
322
PDCCH (Physical Downlink Control Channel) — физический канал управления в направлении «вниз» — предназначен для передачи информации для управления конкретным UE (МС);
CCPCH (Common Control Physical Channel) — общий физический канал управления — необходим для передачи общей для всех информации.
К физическим каналам в Uplink относятся:
PRACH (Physical Random Access Channel) — физический канал произ-
вольного доступа — служит для первичного доступа в сеть;
PUCCH (Physical Uplink Control Channel) — физический канал управ-
ления в направлении «вверх» — необходим для передачи служебной информации от конкретной UE (МС) к eNodeB (БС);
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) — физический распределен-
ный канал в направлении «вверх» — предназначен для высокоскоростной передачи данных в Uplink.
Связь между транспортными и физическими каналами представлена на рис. 5.71.
Рис. 5.71. Связь физических и транспортных каналов
Основные параметры LTE приведены в табл. 5.4.
323
Таблица 5.4
Основные параметры LTE
Название параметра |
Параметр |
|
|
|
|
Uplink (UL): восходящее соединение |
SC-FDMA |
|
|
|
|
Downlink (DL): нисходящее соединение |
OFDMA |
|
|
|
|
Ширина частотного диапазона, МГц |
1,4; 3, 5; 10; 15; 20 |
|
|
|
|
Минимальный интервал между кадрами, мс |
1 |
|
|
|
|
Шаг (частотный интервал) между |
15 |
|
поднесущими, кГц |
||
|
||
|
|
|
Стандартная длина префикса CP, мкс |
4,7 |
|
|
|
|
Увеличенная длина префикса CP, мкс |
16,7 |
|
|
|
|
Схемы модуляции (Uplink) |
BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM |
|
|
|
|
Схемы модуляции (Downlink) |
QPSK, 16QAM, 64QAM |
|
|
|
|
|
Один канал для Uplink-трафика на каж- |
|
|
дый абонентский терминал; до 4 каналов |
|
Пространственное мультиплексирование |
для Downlink-трафика на каждый або- |
|
нентский терминал; MU-MIMO с под- |
||
|
||
|
держкой для восходящего (Uplink) и |
|
|
нисходящего (Downlink) соединений |
|
|
|
Практическая реализация
Как было сказано выше, на практике будет реализован канал Downlink системы мобильной связи стандарта LTE. Структура данного канала представлена на рис. 5.72–5.76.
Рассмотрим более подробно данный канал.
324
Рис. 5.72. Канал Downlink LTE Simulink MATLAB 2015b
325
Рис. 5.73. Разделение исходного потока бит на параллельные потоки
1. Кодирование помехоустойчивым кодом, в процессе которого значительно увеличивается число символов в отдельных потоках. В данной схеме используется код CRC.
Каждый отдельный параллельный поток кодируется данным кодом с заданным полиномом.
Рис. 5.74. Кодирование помехоустойчивым кодом
326
Рис. 5.75. Параметры CRC-кодера
2. Манипуляция выбранным в данный конкретный момент способом модуляции. В канале Downlink используются методы манипуляции: QPSK, 16QAM, 64QAM. Далее — перемножение полученной последовательности каждого потока на свою поднесущую и БПФ (так называемая OFDM-модуляция). Где в результате получаем один сложный сигнал.
Рис. 5.76. Манипуляция выбранным в данный конкретный момент способом модуляции
Структура этого блока имеет следующий вид (рис. 5.77).
327
Рис. 5.77. Квадратурная манипуляция и получение OFDM-символов
328
3. Передача в эфир (рис. 5.78–5.79). Для этого используется технология MIMO 2х2 или 4х4 приемных/передающих антенн, где один общий поток (сигнал) разделяется на 2 потока (2х2 антенна) или 4 потока (4х4 антенна).
Рис. 5.78. Передача в эфир |
Рис. 5.79. Характеристики блока БГШ (AWGN) |
Далее подпотоки MIMO объединяются в один поток, который приходит на мобильную станцию под воздействием помех.
Далее мобильная станция производит обратные преобразования, реализованные выше, а именно получаем параллельные потоки. Потом производится обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ). Затем производится демодуляция (рис. 5.80).
Рис. 5.80. Параллельные потоки — ОБПФ-демодуляция
Схема, входящая в данный блок, представлена на рис. 5.81.
329
Рис. 5.81. Параллельные потоки — ОДПФ-демодуляция
330
Далее производится декодирование по соответствующему алгоритму
CRC (рис. 5.82–5.83).
Рис. 5.82. Декодирование CRC
Рис. 5.83. Характеристики декодера CRC
После декодирования производится преобразование параллельных потоков в один исходный поток (рис. 5.84).
331