3.1. Канальный ресурс и его характеристики
На физическом уровне (на радиоинтерфейсе) в стандарте E-UTRA используют технологию OFDM с модуляцией 4-ФМ, 16-КАМ и 64-КАМ. При этом максимальное число поднесущих частот в рабочей полосе 20 МГц достигает 1200.
Структура кадра при работе с частотным дуплексом показана на рис.3.1. Кадр состоит из 20 временных слотов длиной 15360×Ts = 0,5мс, пронумерованных от 0 до 19. Два последовательных слота составляют 1 субкадр – всего 10 субкадров, от 0 до 9 (рис.3.2).
Рис.3.1. Структура кадра при частотном дуплексе
Рис.3.2. Конфигурация кадра при частотном дуплексе
Перейдем к частотно-временным характеристикам физического уровня стандарта E-UTRA. При расстоянии между поднесущими ∆F = 15 кГц длина OFDM-символа составляет 1/∆F ≈ 66,7 мкс. В каждой половине субкадра (слоте длиной 0,5мс) передают 6 или 7 OFDM-символов в зависимости от длительности циклического префикса СР (cyclic prefix) ‒ активной паузы между символами. Длительность циклического префикса TCP составляет 160Тs ≈5,2 мкс перед первым символом и 144Тs ≈4,7мкс перед остальными символами. Возможен вариант использования расширенного СР длительностью 512Тs ≈16,7мкс. В этом случае в одном субкадре размещают 6 OFDM-символов (рис.3.4).
Рис.3.4. Структура слота на физическом уровне
Весь канальный ресурс разделяют на ресурсные блоки (РБ). Ресурсный блок состоит из 12 расположенных рядом поднесущих, занимающих полосу 180 кГц, и одного временного слота (7 или 6 OFDM-символов на интервале 0,5 мс). Каждый OFDM-символ является ресурсным элементом (РЭ); его характеризуют 2 параметра {k,l}, где k определяет номер поднесущей, а l ‒ номер символа в ресурсном блоке. При передаче вниз, от eNB к UE, в каждом блоке из 12×7 = 84 РЭ часть ресурсных элементов используют для передачи опорных (reference) символов (рис.3.5). Выделяемый канальный ресурс определяют числом ресурсных блоков или групп ресурсных блоков.
Рис.3.5. Структура ресурсного блока при передаче вниз
Реальная скорость передачи уменьшается из-за передачи опорных символов и управляющих каналов. Опорные символы используют для организации когерентной демодуляции и оценки каналов. При передаче вниз на базовой станции могут работать до 4-х антенн. При этом каждой антенне выделены фиксированные ресурсные элементы для передачи опорных символов. Расположение опорных символов в ресурсном блоке показано на рис.3.6. Символы, помеченные R0, передает антенна 0, символы R1 – антенна 1, R2 – антенна 2, R3 – антенна 3. Снижение пропускной способности ресурсного блока (в процентах) из-за передачи опорных символов приведено в табл. 3.3.
Таблица 3.3
-
Нормальный СР
Расширенный СР
1 перед. антенна
4,76
5,56
2 перед. антенны
9,52
11,11
4 перед. антенны
14,29
15,87
Рис.3.6. Позиционирование опорных символов в ресурсном блоке при
передаче вниз
Сквозная скорость при передаче “вниз” в зависимости от используемых модуляционно-кодирующих схем. Представлена в табл. 3,13.
Таблица 3.13
Индекс CQI |
Модуляция |
Rкод (Скорость кода) |
Кол-во бит на символ |
Сквозная скорость, Мбит/с |
|
50 РБ |
100 РБ |
||||
1 |
4-ФМ |
0,08 |
2 |
0,95 |
1,91 |
2 |
4-ФМ |
0,12 |
2 |
1,46 |
2,94 |
3 |
4-ФМ |
0,19 |
2 |
2,35 |
4,73 |
4 |
4-ФМ |
0,3 |
2 |
3,75 |
7,54 |
5 |
4-ФМ |
0,44 |
2 |
5,47 |
11 |
6 |
4-ФМ |
0,59 |
2 |
7,34 |
14,74 |
7 |
16-КАМ |
0,37 |
4 |
9,21 |
18,52 |
8 |
16-КАМ |
0,48 |
4 |
11,94 |
24 |
9 |
16-КАМ |
0,6 |
4 |
15,02 |
30,17 |
10 |
64-КАМ |
0,46 |
6 |
17,04 |
34,24 |
11 |
64-КАМ |
0,55 |
6 |
20,73 |
41,66 |
12 |
64-КАМ |
0,65 |
6 |
24,35 |
48,94 |
13 |
64-КАМ |
0,75 |
6 |
28,23 |
56,72 |
14 |
64-КАМ |
0,85 |
6 |
31,92 |
64,15 |
15 |
64-КАМ |
0,93 |
6 |
34,66 |
69,66 |