CC BY
35
16 декабря 2011 r. 10:21
Т-Comm #9-2010
(Технологии информационного общества)
Перспективы развития радиоинтерфейса в сетях сотовой связи четвертого поколения
Рассматриваются особенности развития радиоинтер^к’йса в сетях сотовой с-вязи четвертого поколения.
Петренко Л. Л., Бонч-Бр\евнч Л.М.,
МТУСИ
Ни для кого нс секрет, что надежды операторов сотовой связи на развитие WiMAX, как стандарта сотовой связи 40 нс оправдались. Сегодня можно с уверенностью заявлять, что WijMAX сети применимы только для интернет-провайдеров и небольших операторов, интеграция таких сетей в существующие сети 2G и 3G крупных операторов сотовой свя ш очень трудоемка и затратна, а также сети WiMAX пс обеспечивают требуемую скорость передачи данных. Наиболее перспективными направлениями сотовой связи 4G является развитие существующего стандарта передачи данных в 3G HSPA до HSPA-, а также внедрение абсолютно новой технологии LTE, основанной на базе WiMAX решений, Из-за роста пакетного трафика, основным параметром для технологий 4G является максимальная скорость передачи данных в минимальном радиоканале. Технология HSPA- позволяет передавать данные со скоростью до 42 Мбит/с в Downlink и 11.5 Мбит/с в Uplink. Однако, LTE в разы опережает HSPA- и позволяет передавать данные пользователей со скоростью до 303 Мбит/с в Downlink и 75 Мбит/с в Uplink. Поэтому в данной статье будут рассмотрены особенности организации радиоинтсрфсйса в наиболее перспективном стандарте LTE.
Стандарт LTE был разработан в 2008 году специально для сетей сотовой связи 4-го поколения. За основу радиоинтсрфсйса. так же как и в WiMAX была взята технология FDMA (Frequency Division Multiple Access) - технология множественного доступа к частотам. Основным отличием LTE является то, что в Downlink (соединении от базовой станции до абонента) используется OFDMA (Orthogonal FDVIA) - технология множественного доступа к ортогональным частотам, а в Uplink (соединении от абонента до базовой станции) используется SC-FDMA (Single Carrier FDMA) - объединение нескольких несущих в одну для передачи сигнала.
Для распределения полосы частот между разными операторами и базовыми станциями (BS) одного оператора. в полосе частот выделяются частотные каналы. Базовая станция и абонентские терминалы, находящиеся в ее соте, взаимодействуют по одному (TDD - временной разнос приема и передачи) или двум (FDD -частотный разнос приема и передачи) частотным каналам.
Стандартизованные варианты ширины частотного канала для LTE составляют 1.5, 2.5, 5, 10, 15 и 20 МГц. При выбранной (из допустимых значений) ширине частотных каналов, в отведенной полосе частот следует расположить частотные каналы, или иными словами расположить центральные частоты каналов. Нижнее допустимое положение центральной частоты вычисляется как сумма нижней границы отведенной полосы частот и половины ширины частотного канала. Шаг между допустимыми положениями центральных под-несущих всегда составляет 250 кГц. Верхнее допустимое положение центральной частоты вычисляется как разность верхней границы отведенной полосы частот и половины ширины частотного канала.
В зависимости от ширины выбранного частотного канала в нем выделяются от 128 до 2048 несущих (поднссушнх) частот. Отсчет ведется от так называемой DC-поднссущсй - центральной частоты, имеющей условный номер 0. Для защиты от искажений используются защитные поднссущие (максимум 367 поднесу-щнх) и пилотные поднссущие. Вес остальные поднесу-щис переносят данные и ортогональны друг другу. Для передачи в радиоинтерфесе используется модуляция QPSK.16QAM или 64 QAM в зависимости от качества сигналов. На рис. 1 показана структура канала стандарта LTE.
Информационные поднссущие могут объединяться в подканалы (Subchannelization Schemes). Один абонент SS/MS может передавать данные по одному, нескольким или по всс.м подканалам; причем в Downlink OFDMA возможна одновременная передача информации несколькими SS по разным подканалам. В OFDMA поддержка подканалов является обязательной как для BS. так и для SS MS. В OFDMA, где поднссущие нс закрепляются за подканалами системы образования подканалов более гибкая (и соответственно более сложная).
На рис. 2 показан принцип организации передачи информации в OFDMA. На физическом уровне информация передастся в виде непрерывной последовательности кадров. В случае временного разделения направлений UL и DL, в каждом кадре осуществляется передача в обоих направлениях - DL и UL.
