Системы радиосвязи и сети телерадиовещания.-5
.pdf
Логические каналы подразделяются по типам передаваемой информации на каналы управления и на трафиковые каналы.
К каналам управления относятся:
– вещательный канал управления – служит для передачи системной служебной информации в Downlink.
– пейджинговый канал управления – предназначен для передачи пейджинговых сообщений к UE (МС) от eNodeB (БС).
– многопользовательский канал управления – необходим для передачи служебной информации одновременно к нескольким абонентским устройствам.
– выделенный канал управления – служит для передачи служебной информации между конкретным абонентским устройством и сетью.
– общий канал управления – предназначен для обмена служебной информацией между UE (МС) и сетью в процедурах начального доступа
UE (МС) в сеть до организации выделенного канала.
К трафиковым каналам относятся:
– выделенный трафиковый канал – основной канал для передачи пользовательских данных между одним конкретным UE (МС) и сетью.
– многопользовательский трафиковый канал – служит для передачи широковещательной трафиковой информации. Хорошим примером использования этого канала может служить трансляция радио или ТВ-программ.
Транспортные каналы на радиоинтерфейсе в LTE
На радиоинтерфейсе в сети стандарта LTE применяется стек каналов для передачи данных между абонентским терминалом и сетью. Низший уровень в этом стеке образуют физические каналы. По ним передаются транспортные, которые в свою очередь несут логические каналы.
Рис. 9.9. Транспортные каналы LTE
Рассмотрим виды транспортных каналов на радиоинтерфйсе сети стандарта LTE. Все транспортные каналы можно классифицировать по направлению передачи: Uplink (от UE (МС) к eNodeB (БС)) и Downlink (от eNodeB (БС) к UE (МС)).
Ктранспортным каналам в Downlink относятся:
–широковещательный канал.
– канал для пейджинга.
-SCH (Downlink Shared Channel) – общий канал для передачи данных вниз.
–многопользовательский канал.
Ктранспортным каналам в Uplink относятся:
–канал случайного доступа.
-SCH (Downlink Shared Channel) – общий канал для передачи данных вверх.
Как было сказано выше, транспортные каналы передаются в логических каналах. На рисунке ниже представлена связь между логическими и транспортными каналами в LTE.
Рис. 9.10. 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. 9.11. 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 распределенный канал в направлении «вниз» - служит для высокоскоростной передачи мультимедийной информации.
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 канала произвольного доступа – служит для первичного доступа в сеть.
PUCCH (Physical Uplink Control Channel) – физический канал управления в направлении «вверх» - необходим для передачи служебной информации от конкретной UE (МС) к eNodeB (БС).
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) – физический распределенный канал в направлении «вверх» - предназначен для высокоскоростной передачи данных в Uplink.
Связь между транспортными и физическими каналами представлена на рисунке ниже.
Рис. 9.12. Связь физических и транспортных каналов
Основные параметры LTE
|
Таблица 9.1. 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, |
|
1 |
|
|
мс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шаг (частотный интервал) между |
|
15 |
|
|
поднесущими, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,7 |
|
|
Стандартная длина префикса CP, мкс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Увеличенная длина префикса CP, мкс |
|
16,7 |
|
|
|
|
|
|
|
Схемы модуляции (Uplink) |
|
BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM |
|
|
|
|
|
|
|
Схемы модуляции (Downlink) |
|
|
|
|
|
|
QPSK, 16QAM, 64QAM |
|
|
|
|
|
||
Пространственное мультиплексирование |
|
Один канал для Uplink-трафика на |
||
|
каждый абонентский терминал; До 4 каналов |
|||
|
для |
Downlink-трафика |
на |
каждый |
|
абонентский терминал; MU-MIMO с |
|||
|
поддержкой 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 рисунке 5.107 .
Рис. 9.13. Канал Downlink LTE Simulink MATLAB 2015b
Рассмотрим более подробно данный канал.
Рис. 9.14. Разделение исходного потока бит на параллельные потоки
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. 9.15. Кодирование помехоустойчивым кодом
Рис. 9.16. Параметры CRC кодера
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. 9.17. Манипуляция выбранным в данный конкретный момент способом модуляции
Структура этого блока имеет следующий вид:
Рис. 9.18. Квадратурная манипуляция и получение OFDM символов
Передача в эфир. 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. 9.19. Передача в эфир
Рис. 9.20. 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 паралельные потоки. Потом производится обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ). Затем производится демодуляция.
Рис. 9.21. Паралельные потоки-ОБПФ-демодуляция
Схема, входящая в данный блок:
Рис. 9.22. Паралельные потоки-ОДПФ-демодуляция
Далее производится декодирование по соответствующему алгоритму CRC:
Рис. 9.23. Декодирование CRC
Рис. 9.24. Характеристики декодера CRC
После декодирования производится преобразование параллельных потоков в один исходный поток:
Рис. 9.25. Получение исходного потока Данная схема позволяет формировать характеристики передачи данных по этому
каналу, а именно это ширина спектра, количество антенн в MIMO, вид модуляции,
отношение сигнал/шум:
Рис. 9.26. Характеристики канала
Врезультате работы схемы можно получить некоторые зависимости:
1.Спектр передаваемого и принятого сигнала.
2.Диаграмму созвездий передаваемого и принятого сигнала (для каждой из антенн MIMO).
3.Итерации декодера в зависимости от времени и кодовых слов для каждого параллельного потока.
Также можно построить зависимость битовой вероятности ошибки при заданном отношении сигнал/шум каждого параллельного потока отдельно, меняя значения отношения сигнал/шум.
Рис. 9.27. Информация о битовой вероятности ошибки параллельных потоков
Вкачестве примера зададим следующие характеристики передачи данных:
Ширина спектра - 10 МГц.
Количество антенн MIMO – 4х4.
Модуляция – QPSK.
Отношение сигнал/шум – 1 дБ.