Ang LTE network ay inaprubahan kamakailan ng 3GPP consortium. Sa pamamagitan ng paggamit ng naturang air interface, posibleng makakuha ng network na may hindi pa nagagawang pagganap sa mga tuntunin ng maximum na rate ng paglilipat ng data, pagkaantala sa pagpapasa ng packet, at kahusayan ng parang multo. Sinasabi ng mga may-akda na ang paglulunsad ng LTE network ay nagbibigay-daan sa mas nababaluktot na paggamit ng radio spectrum, multi-antenna technology, channel adaptation, scheduling mechanisms, organization of data retransmission at power control.
Backstory
Mobile broadband, na batay sa HSPA high-speed packet data technology, ay naging malawak na tinanggap ng mga gumagamit ng cellular network. Gayunpaman, kinakailangan upang higit pang pagbutihin ang kanilang serbisyo, halimbawa, gamit ang isang pagtaas sa bilis ng paghahatid ng data, pagliit ng oras ng pagkaantala, pati na rin ang pagtaas sa pangkalahatang kapasidad ng network, dahil ang mga kinakailangan ng mga gumagamit upangang mga serbisyo ng naturang komunikasyon ay patuloy na tumataas. Para sa layuning ito ginawa ng 3GPP consortium ang detalye ng HSPA Evolution at LTE radio interface.
Mga pangunahing pagkakaiba mula sa mga naunang bersyon
Naiiba ang LTE network mula sa dating binuong 3G system sa pamamagitan ng pinahusay na teknikal na mga katangian, kabilang ang maximum na rate ng paglilipat ng data na higit sa 300 megabits bawat segundo, ang pagkaantala sa pagpapasa ng packet ay hindi lalampas sa 10 millisecond, at ang spectral na kahusayan ay naging mas mataas. Ang pagtatayo ng mga LTE network ay maaaring isagawa kapwa sa mga bagong frequency band at sa mga kasalukuyang operator.
Itong radio interface ay nakaposisyon bilang isang solusyon kung saan unti-unting lilipat ang mga operator mula sa mga system ng mga pamantayan na kasalukuyang umiiral, ito ay 3GPP at 3GPP2. At ang pagbuo ng interface na ito ay isang medyo mahalagang yugto sa paraan sa pagbuo ng pamantayan ng network ng IMT-Advanced 4G, iyon ay, isang bagong henerasyon. Sa katunayan, ang detalye ng LTE ay naglalaman na ng karamihan sa mga feature na orihinal na inilaan para sa mga 4G system.
Ang prinsipyo ng pagsasaayos ng interface ng radyo
Ang komunikasyon sa radyo ay may katangiang katangian, na ang kalidad ng channel ng radyo ay hindi pare-pareho sa oras at espasyo, ngunit depende sa dalas. Dito kinakailangan na sabihin na ang mga parameter ng komunikasyon ay nagbabago nang medyo mabilis bilang isang resulta ng pagpapalaganap ng multipath ng mga radio wave. Upang mapanatili ang isang pare-parehong rate ng pagpapalitan ng impormasyon sa channel ng radyo, ang ilang mga pamamaraan ay karaniwang ginagamit upang mabawasankatulad na mga pagbabago, katulad ng iba't ibang mga pamamaraan ng pagkakaiba-iba ng paghahatid. Kasabay nito, sa proseso ng pagpapadala ng mga packet ng impormasyon, hindi palaging mapapansin ng mga user ang panandaliang pagbabago sa bit rate. Ang mode ng network ng LTE ay ipinapalagay bilang isang pangunahing prinsipyo ng pag-access sa radyo na hindi upang bawasan, ngunit upang ilapat ang mabilis na mga pagbabago sa kalidad ng channel ng radyo upang matiyak ang pinakamabisang paggamit ng mga mapagkukunan ng radyo na magagamit sa anumang partikular na oras. Ipinapatupad ito sa frequency at time domain sa pamamagitan ng OFDM radio access technology.
LTE network device
Anong uri ng sistema ito ay mauunawaan lamang sa pamamagitan ng pag-unawa kung paano ito isinasaayos. Ito ay nakabatay sa kumbensyonal na teknolohiya ng OFDM, na kinabibilangan ng pagpapadala ng data sa ilang narrow-band subcarrier. Ang paggamit ng huli sa kumbinasyon ng isang cyclic prefix ay ginagawang posible na gawin ang OFDM-based na komunikasyon na lumalaban sa mga pagpapakalat ng oras ng mga parameter ng channel ng radyo, at ginagawang posible na praktikal na maalis ang pangangailangan para sa mga kumplikadong equalizer sa receiving side. Ang sitwasyong ito ay naging lubhang kapaki-pakinabang para sa pag-aayos ng isang downlink, dahil sa kasong ito posible na gawing simple ang pagproseso ng mga signal ng receiver sa pangunahing dalas, na ginagawang posible upang mabawasan ang gastos ng terminal device mismo, pati na rin bilang kapangyarihang natupok nito. At lalo itong nagiging mahalaga kapag gumagamit ng 4G LTE network kasama ng multi-streaming.
Ang uplink, kung saan ang radiated power ay makabuluhang mas mababa kaysa sa downlink, ay nangangailangan ng mandatoryong pagsasama sa trabahoisang matipid sa enerhiya na paraan ng paghahatid ng impormasyon upang madagdagan ang saklaw na lugar, bawasan ang pagkonsumo ng kuryente ng tumatanggap na aparato, pati na rin ang gastos nito. Ang mga isinagawang pag-aaral ay humantong sa katotohanan na ngayon para sa uplink LTE, isang solong dalas na teknolohiya para sa pagsasahimpapawid ng impormasyon sa anyo ng OFDM na may dispersion na naaayon sa discrete Fourier transform law ang ginagamit. Ang solusyon na ito ay nagbibigay ng mas mababang ratio ng average at maximum na mga antas ng kapangyarihan kumpara sa conventional modulation, na nagpapahusay sa energy efficiency at pinapasimple ang disenyo ng mga terminal device.
Ang pangunahing mapagkukunang ginamit sa paghahatid ng impormasyon alinsunod sa teknolohiya ng ODFM ay maaaring ipakita bilang isang network ng dalas ng oras na tumutugma sa hanay ng simbolo ng OFDM, at mga subcarrier sa mga domain ng oras at dalas. Ipinapalagay ng mode ng network ng LTE na dalawang bloke ng mapagkukunan ang ginagamit dito bilang pangunahing elemento ng paghahatid ng data, na tumutugma sa isang frequency band na 180 kilohertz at isang agwat ng oras na isang millisecond. Ang isang malawak na hanay ng mga rate ng data ay maaaring maisakatuparan sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga mapagkukunan ng dalas, pagtatakda ng mga parameter ng komunikasyon kabilang ang rate ng code at pagpili ng order ng modulation.
Mga Pagtutukoy
Kung isasaalang-alang namin ang mga LTE network, kung ano ito ay magiging malinaw pagkatapos ng ilang mga paliwanag. Upang makamit ang mataas na mga target na itinakda para sa interface ng radyo ng naturang network, ang mga developer nito ay nag-organisa ng isang bilang ng mga medyo mahalaga.mga sandali at pag-andar. Ang bawat isa sa kanila ay ilalarawan sa ibaba, na may detalyadong indikasyon kung paano nakakaapekto ang mga ito sa mahahalagang indicator gaya ng kapasidad ng network, saklaw ng radyo, oras ng pagkaantala at rate ng paglilipat ng data.
Kakayahang umangkop sa paggamit ng radio spectrum
Ang mga pamantayang pambatas na gumagana sa isang partikular na heyograpikong rehiyon ay nakakaapekto sa kung paano isasaayos ang mga mobile na komunikasyon. Iyon ay, inireseta nila ang spectrum ng radyo na inilalaan sa iba't ibang mga saklaw ng dalas ng hindi ipinares o ipinares na mga banda na may iba't ibang lapad. Ang kakayahang umangkop sa paggamit ay isa sa pinakamahalagang bentahe ng LTE radio spectrum, na nagpapahintulot na magamit ito sa iba't ibang sitwasyon. Ang arkitektura ng network ng LTE ay nagbibigay-daan hindi lamang upang gumana sa iba't ibang mga frequency band, ngunit din na gumamit ng mga frequency band na may iba't ibang lapad: mula 1.25 hanggang 20 megahertz. Bilang karagdagan, ang naturang system ay maaaring gumana sa hindi ipinares at ipinares na mga frequency band, na sumusuporta sa oras at frequency duplex, ayon sa pagkakabanggit.
Kung pag-uusapan natin ang tungkol sa mga terminal device, kapag gumagamit ng mga ipinares na frequency band, maaaring gumana ang device sa full duplex o half duplex mode. Ang pangalawang mode, kung saan ang terminal ay tumatanggap at nagpapadala ng data sa iba't ibang oras at sa iba't ibang mga frequency, ay kaakit-akit dahil ito ay makabuluhang binabawasan ang mga kinakailangan para sa mga katangian ng duplex filter. Salamat dito, posibleng bawasan ang halaga ng mga terminal device. Bilang karagdagan, nagiging posible na ipakilala ang mga ipinares na frequency band na may mababang duplex spacing. Networks palaMaaaring isaayos ang mga komunikasyon sa mobile ng LTE sa halos anumang pamamahagi ng frequency spectrum.
Ang tanging hamon sa pagbuo ng teknolohiya ng radio access na nagbibigay-daan sa flexible na paggamit ng radio spectrum ay ang gawing tugma ang mga device sa komunikasyon. Sa layuning ito, ang teknolohiya ng LTE ay nagpapatupad ng magkatulad na istraktura ng frame sa kaso ng paggamit ng mga frequency band ng iba't ibang lapad at iba't ibang mga duplex mode.
Multi-antenna data transmission
Ang paggamit ng multi-antenna broadcasting sa mga mobile communication system ay nagbibigay-daan sa pagpapabuti ng kanilang mga teknikal na katangian, pati na rin sa pagpapalawak ng kanilang mga kakayahan sa mga tuntunin ng serbisyo ng subscriber. Kasama sa saklaw ng network ng LTE ang paggamit ng dalawang paraan ng paghahatid ng multi-antenna: pagkakaiba-iba at multi-stream, bilang isang espesyal na kaso kung saan ay ang pagbuo ng isang makitid na sinag ng radyo. Ang pagkakaiba-iba ay maaaring isipin bilang isang paraan upang ipantay ang antas ng signal na nagmumula sa dalawang antenna, na nagbibigay-daan sa iyong alisin ang malalim na pagbaba sa antas ng mga signal na natatanggap mula sa bawat antenna nang hiwalay.
Tingnan natin ang LTE network: ano ito at paano nito ginagamit ang lahat ng mga mode na ito? Ang pagkakaiba-iba ng paghahatid dito ay batay sa paraan ng space-frequency coding ng mga bloke ng data, na pupunan ng pagkakaiba-iba ng oras na may frequency shift kapag gumagamit ng apat na antenna nang sabay-sabay. Karaniwang ginagamit ang pagkakaiba-iba sa mga karaniwang downlink kung saan hindi mailalapat ang function ng pag-iskedyul depende sa estado ng link. Kung saanmaaaring gamitin ang pagpapadala ng pagkakaiba-iba upang magpadala ng data ng user, tulad ng trapiko ng VoIP. Dahil sa medyo mababang intensity ng naturang trapiko, ang karagdagang overhead na nauugnay sa function ng pag-iiskedyul na binanggit kanina ay hindi mabibigyang katwiran. Sa pagkakaiba-iba ng data, posibleng taasan ang radius ng mga cell at kapasidad ng network.
Ang Multistream transmission para sa sabay-sabay na paghahatid ng ilang stream ng impormasyon sa isang channel ng radyo ay kinabibilangan ng paggamit ng ilang receiving at transmitting antenna na matatagpuan sa terminal device at base network station, ayon sa pagkakabanggit. Ito ay makabuluhang pinatataas ang maximum na bilis ng paghahatid ng data. Halimbawa, kung ang terminal device ay nilagyan ng apat na antenna at ang naturang numero ay available sa base station, posible na sabay-sabay na magpadala ng hanggang apat na data stream sa isang radio channel, na talagang ginagawang posible na quadruple ang throughput nito..
Kung gagamit ka ng network na may maliit na workload o maliliit na cell, salamat sa multi-streaming, makakamit mo ang isang sapat na mataas na throughput para sa mga channel ng radyo, pati na rin ang mahusay na paggamit ng mga mapagkukunan ng radyo. Kung may malalaking cell at mataas na antas ng load, hindi papayagan ng kalidad ng channel ang multistream transmission. Sa kasong ito, maaaring mapabuti ang kalidad ng signal sa pamamagitan ng paggamit ng maramihang transmit antenna upang bumuo ng makitid na beam para sa pagpapadala ng data sa isang stream.
Kung isasaalang-alang natinLTE network - kung ano ang ibinibigay nito upang makamit ang higit na kahusayan - kung gayon ito ay nagkakahalaga ng pagtatapos na para sa mataas na kalidad na trabaho sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng operating, ang teknolohiyang ito ay nagpapatupad ng adaptive multi-stream transmission, na nagbibigay-daan sa iyo upang patuloy na ayusin ang bilang ng mga stream na ipinadala nang sabay-sabay, alinsunod sa patuloy na pagbabago ng mga koneksyon sa estado ng channel. Sa magandang kondisyon ng pag-link, hanggang sa apat na data stream ang maaaring maipadala nang sabay-sabay, na makakamit ang mga rate ng transmission na hanggang 300 megabits bawat segundo na may bandwidth na 20 megahertz.
Kung ang kundisyon ng channel ay hindi paborable, kung gayon ang pagpapadala ay ginagawa sa pamamagitan ng mas kaunting mga stream. Sa sitwasyong ito, ang mga antenna ay maaaring gamitin upang bumuo ng isang makitid na sinag, pagpapabuti ng pangkalahatang kalidad ng pagtanggap, na sa huli ay humahantong sa isang pagtaas sa kapasidad ng system at isang extension ng lugar ng serbisyo. Upang makapagbigay ng malalaking saklaw ng radyo o paghahatid ng data sa napakabilis na bilis, maaari kang magpadala ng isang stream ng data na may makitid na beam o gumamit ng pagkakaiba-iba ng data sa mga karaniwang channel.
Mekanismo para sa pagbagay at pagpapadala ng channel ng komunikasyon
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga LTE network ay ipinapalagay na ang pag-iskedyul ay mangangahulugan ng pamamahagi ng mga mapagkukunan ng network sa pagitan ng mga user para sa paghahatid ng data. Nagbibigay ito ng dynamic na pag-iiskedyul sa downstream at upstream na mga channel. Ang mga network ng LTE sa Russia ay kasalukuyang naka-configure sa paraang balansehin ang mga channel ng komunikasyon at sa pangkalahatanpangkalahatang pagganap ng system.
Ipinagpapalagay ng interface ng LTE radio ang pagpapatupad ng function ng pag-iiskedyul depende sa estado ng channel ng komunikasyon. Nagbibigay ito ng paghahatid ng data sa mataas na bilis, na nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng high-order modulation, ang pagpapadala ng karagdagang mga stream ng impormasyon, pagbaba sa antas ng channel coding, at pagbaba sa bilang ng mga muling pagpapadala. Para dito, ginagamit ang mga mapagkukunan ng dalas at oras, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mahusay na mga kondisyon ng komunikasyon. Lumalabas na ang paglilipat ng anumang partikular na dami ng data ay ginawa sa mas maikling panahon.
Ang mga LTE network sa Russia, tulad ng sa ibang mga bansa, ay binuo sa paraang ang trapiko ng mga serbisyo na abala sa pagpapasa ng mga packet na may maliit na kargamento pagkatapos ng parehong mga agwat ng oras ay maaaring mangailangan ng pagtaas sa dami ng signaling traffic na kinakailangan para sa dynamic na pag-iiskedyul. Maaari pa nga itong lumampas sa dami ng impormasyong nai-broadcast ng user. Iyon ang dahilan kung bakit mayroong isang bagay tulad ng static na pag-iiskedyul ng LTE network. Ano ito, magiging malinaw kung sasabihin natin na ang user ay naglaan ng RF resource na idinisenyo upang magpadala ng ilang partikular na bilang ng mga subframe.
Salamat sa mga mekanismo ng adaptasyon, posibleng "ipitin ang lahat ng posible" sa isang channel na may dynamic na kalidad ng link. Binibigyang-daan ka nitong pumili ng channel coding at modulation scheme alinsunod sa mga kondisyon ng komunikasyon na nailalarawan ng mga LTE network. Magiging malinaw kung ano ito kung sasabihin nating nakakaapekto ang kanyang trabahosa bilis ng paghahatid ng data, gayundin sa posibilidad ng anumang mga error sa channel.
Uplink power and regulation
Ang aspetong ito ay tungkol sa pagkontrol sa antas ng kapangyarihan na ibinubuga ng mga terminal upang mapataas ang kapasidad ng network, mapabuti ang kalidad ng komunikasyon, gawing mas malaki ang saklaw ng radyo, bawasan ang pagkonsumo ng kuryente. Upang makamit ang mga layuning ito, nagsusumikap ang mga mekanismo ng power control na i-maximize ang antas ng isang kapaki-pakinabang na papasok na signal habang binabawasan ang interference sa radyo.
Ang LTE network ng Beeline at iba pang mga operator ay ipinapalagay na ang mga signal ng uplink ay nananatiling orthogonal, ibig sabihin, hindi dapat magkaroon ng interference sa radyo sa pagitan ng mga user ng parehong cell, kahit man lang para sa perpektong kondisyon ng komunikasyon. Ang antas ng interference na nilikha ng mga gumagamit ng kalapit na mga cell ay nakasalalay sa kung saan matatagpuan ang nagpapalabas na terminal, iyon ay, kung paano humihina ang signal nito sa daan patungo sa cell. Ang network ng Megafon LTE ay eksaktong isinaayos sa parehong paraan. Tamang sabihin ito: kung mas malapit ang terminal sa kalapit na cell, mas mataas ang antas ng interference na nalilikha dito. Ang mga terminal na mas malayo sa kalapit na cell ay nakakapagpadala ng mas malalakas na signal kaysa sa mga terminal na malapit dito.
Dahil sa orthogonality ng mga signal, ang uplink ay maaaring magparami ng mga signal mula sa mga terminal na may iba't ibang lakas sa isang channel sa parehong cell. Nangangahulugan ito na hindi na kailangang magbayad para sa mga spike sa antas ng signal,na lumitaw dahil sa multipath na pagpapalaganap ng mga radio wave, at maaari mong gamitin ang mga ito upang palakihin ang bilis ng paghahatid ng data gamit ang mga mekanismo ng adaptasyon at pag-iskedyul ng mga channel ng komunikasyon.
Mga relay ng data
Halos anumang sistema ng komunikasyon, at LTE network sa Ukraine ay walang pagbubukod, paminsan-minsan ay nagkakamali sa proseso ng paglilipat ng data, halimbawa, dahil sa paghina ng signal, interference o ingay. Ang proteksyon sa error ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga paraan ng muling pagpapadala ng nawala o sirang mga piraso ng impormasyon, na idinisenyo upang matiyak ang mataas na kalidad ng mga komunikasyon. Ang mapagkukunan ng radyo ay ginagamit nang higit na makatwiran kung ang protocol ng relay ng data ay mahusay na nakaayos. Upang masulit ang high speed air interface, ang teknolohiya ng LTE ay may dynamic na mahusay na two-layer data relay system na nagpapatupad ng Hybrid ARQ. Itinatampok nito ang mababang overhead na kailangan para magbigay ng feedback at muling ipadala ang data, na kumpleto sa mataas na reliability selective retry protocol.
Ang HARQ protocol ay nagbibigay sa receiving device ng kalabisan na impormasyon, na nagbibigay-daan dito upang itama ang anumang partikular na mga error. Ang muling pagpapadala sa pamamagitan ng HARQ protocol ay humahantong sa pagbuo ng karagdagang redundancy ng impormasyon, na maaaring kailanganin kapag hindi sapat ang muling pagpapadala upang maalis ang mga error. Ang muling pagpapadala ng mga packet na hindi naitama ng HARQ protocol ay isinasagawa gamit anggamit ang ARQ protocol. Gumagana ang mga LTE network sa iPhone ayon sa mga prinsipyo sa itaas.
Ang solusyon na ito ay nagbibigay-daan sa iyong magarantiya ang pinakamababang pagkaantala ng packet translation na may mababang overhead, habang ginagarantiyahan ang pagiging maaasahan ng komunikasyon. Binibigyang-daan ka ng HARQ protocol na makita at itama ang karamihan sa mga error, na humahantong sa isang medyo bihirang paggamit ng ARQ protocol, dahil nauugnay ito sa malaking overhead, pati na rin ang pagtaas sa oras ng pagkaantala sa panahon ng pagsasalin ng packet.
Ang base station ay isang end node na sumusuporta sa parehong protocol na ito, na nagbibigay ng mahigpit na link sa pagitan ng mga layer ng dalawang protocol. Kabilang sa iba't ibang pakinabang ng naturang arkitektura ay ang mataas na bilis ng pag-aalis ng mga error na natitira pagkatapos ng operasyon ng HARQ, pati na rin ang adjustable na dami ng impormasyong ipinadala gamit ang ARQ protocol.
Ang LTE radio interface ay may mataas na performance dahil sa mga pangunahing bahagi nito. Ang flexibility ng paggamit ng radio spectrum ay ginagawang posible na gamitin ang radio interface na ito sa anumang magagamit na frequency resource. Ang teknolohiya ng LTE ay nagbibigay ng ilang mga tampok na nagbibigay-daan sa mahusay na paggamit ng mabilis na pagbabago ng mga kondisyon ng komunikasyon. Depende sa estado ng link, ang function ng pag-iskedyul ay nagbibigay ng pinakamahusay na mapagkukunan sa mga gumagamit. Ang paggamit ng mga multi-antenna na teknolohiya ay humahantong sa pagbawas sa signal fading, at sa tulong ng mga channel adaptation mechanism, posibleng gumamit ng coding at signal modulation na paraan na ginagarantiyahan ang pinakamainam na kalidad ng komunikasyon sa ilalim ng mga partikular na kundisyon.
