VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Современные сети мобильной связи основаны на трех основных технологиях, служащих увеличению пропускной способности каналов связи сетей WiMax и LTE: OFDM (ортогональное частотное разделение); MIMO (идеология «множественный вход, множественный выход»; SAE (эволюционная системная архитектура).

OFDM –информационный поток разбивается на несколько потоков данных, которые одновременно передаются на различных частотах, вписываясь при этом все в тот же стандартный диапазон.

Достоинства OFDM: снижение ортогональных помех; расширение полосы пропускания кратно используемым каналам в системе.

MIMO –позволяет уменьшить число ошибок при радиообмене данными (BER) без снижения скорости передачи в условиях множественных переотражений сигналов (городская застройка), за счет использования многоэлементных антенных устройств и методов разнесения задержки, пространственно-временного блочного кодирования (Space-TimeBlockCodes),пространственно-временного решетчатого кодирования (Space-TimeTrellisCodes).

Достоинства MIMO: расширение зоны покрытия радиосигналами и сглаживание в ней мертвых зон; использование нескольких путей распространения сигнала, для повышения надежности по трассам с замираниями и переотражениями; увеличение пропускной способности линий связи за счет формирования физически различных каналов (разделенных пространственно, с помощью ортогональных кодов, частот, поляризационных мод).

Концепция SAE направлена на обеспечение непрерывного обслуживания мобильного абонента при его перемещении между сетями беспроводного доступа, которые могут не соответствовать стандартам 3GPP (GSM,UMTS,WCDMA и т.д.)[1]. Системная архитектураSAE позволяет значительно уменьшить задержки передачи данных, что особенно критично для VoIP или онлайновых процессов передачи видеоинформации.

Технологии WiMax и LTEоснованы на интерфейсе MIMO-OFDM. Однако некоторые технологические решения LTEдают ей ряд преимуществ.

В таблице 1 представлен сравнительный анализ технологий – WiMax и LTE .

Таблица 1- Сравнение технологийWiMax и LTE

Характеристика	WiMax	LTE	Преимущества
Многостанционный доступ	OFDMA на канале «вверх» и «вниз»	OFDMA на канале «вниз» и SC-FDMA «вверх»	Снижение пик-фактора, упрощение терминала
Организация канальных ресурсов	Параллельные поднесущие	Поднесущие с учетом коррелированности	Повышение спектральной эффективности
Диспетчеризация частотных ресурсов	Рандоминзированная	Селективная	Преимущество по энергозатратам
Задержка обработки пакетов	30 мс	10 мс	Снижение задержки за счет упрощения архитектуры
Адаптация к характеристикам канала	Низкая точность (2-3) Дб	Высокая точность (1-2) Дб	Повышение спектральной эффективности
Управление мощностью	Классический алгоритм	Частичное управление мощностью	Изменение пропускной способностью в зависимости от положения объекта
Средняя пропускная способность соты	на линии вниз составляет 5,0 Мб/с на линии вверх – 1,5 Мб/с.	на линии вниз составляет 11,8 Мб/с на линии вверх – 4,8 Мб/с.	Пропускная способность соты LTE выше, чем WiMAX.
Пиковая пропускная способность соты	на линии вниз составляет 13,0 Мб/с на линии вверх – 5,0 Мб/с.	на линии вниз составляет 60,0 Мб/с на линии вверх – 20,0 Мб/с.

Рассмотрим некоторые особенности технологических решенийLTE:

1. Для передачи сигнала с большим пик-фактором отказались от технологии OFDM, т.к. требуется высоко линейный и дорогостоящий усилитель. Используют технологию SC-FDMA – мультиплексирование на одной поднесущей [2].

2. При использовании MIMO в технологии WiMax ресурсы выделяются пользователям слотами, формируемыми из поднесущих и символов OFDM; при этом применяется метод расстановки поднесущих PUSC. В пределах одного ресурсного блока (180 кГц) поднесущие коррелированы, что позволяет сократить количество поднесущих. Доля поднесущих в LTE в 1,5 раза меньше, чем в WiMax.

3. В сетях LTE для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей формируются индикаторы качества канала. Пользователям выделяются ресурсные блоки с наивысшим качеством (отношение сигнал/шум). В WiMax поднесущие распределены по всему спектру канала [3].

4. Благодаря упрощенной архитектуре (отсутствие контроллера базовых станций) сократилось время на обработку пакетов до 10 мс, против 30 мс в WiMax [3].

5. Используются несколько десятков схем модуляции и кодирования. Выбирается та, которая в данных условиях распространения радиоволн обеспечивает максимальную пропускную способность. Точность настройки на канал в зависимости от отношения сигнал/шум составляет 1-2 Дб. В WiMax число схем в несколько раз меньше, точность настройки более грубая – 2-3 Дб.

6. Используется модифицированный алгоритм частичного управления мощностью. Пороговое отношение сигнал/шум меняется для пользователей в зависимости от их положения. Вблизи базовой станции абонентский терминал работает с более высоким отношением сигнал/шум, с более высокой скоростью кодирования и кратностью модуляции, следовательно, с более высокой спектральной эффективностью. В WiMax мощность излучения устанавливается с отношением сигнал/шум, равным некоторому пороговому значению.

Рассмотренные методы обработки сигнала позволили стандарту LTE достичь высокой пропускной способности сети (таблица 1). Такие скорости близки к скоростям кабельного доступа (технология ADSL) и позволяют реализовать полноценную передачу мультимедийной информации.

Вывод.

Задача локализации источников радиоизлучений в сетях мобильной связи и выбор соответствующего метода является достаточно сложной, так как необходимо учитывать множество факторов. Это связано с различной структурой сетей, использованием в них отличающихся способов передачи сообщений, а также множество специальных характеристик системы: количество излучаемых антенн; наличие мультиплексирования и многолучевости; спектральные характеристики сигналов.

Литература

1. Варукина Л.А., Координация помех в сетях LTE//Радиочастотный спектр. – 2010.-№2. – С. 30-33.

2. Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В. Энциклопедия WiMax. Путь к 4G. – М.:Техносфера, 2009.- 465 с.

3. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE: технологии и архитектура. – М.: Эко-Трендз, 2010. – 284 с.

Код для цитирования: Скопировать