4g lte long term evolution (1)

George Cuculescu 1IISC

LTE ( Long Term Evolution)

Masterand: Cuculescu GeorgeMaster: IISC


CuprinsIntroducere............................................................................................................................................3

Cerinte pentru UMTS Long Term Evolution...........................................................................................4

Schema de transmisie downlink in LTE..................................................................................................5

OFDMA..............................................................................................................................................5

Parametrizarea OFDMA.....................................................................................................................7

Transmiterea de date downlink.........................................................................................................8

Structura semnalului de referinta pentru Downlink si cautarea celulelor.........................................8

Downlink proceduri fizice Layer.......................................................................................................10

Schema de transmisie uplink in LTE.....................................................................................................11

SC-FDMA..........................................................................................................................................11

Parametrizarea SC-FDMA................................................................................................................12

Transmiterea datelor in uplink........................................................................................................13

Structura semnalului de referinta in uplink.....................................................................................13

Proceduri pentru nivelul fizic in uplink............................................................................................14

Conceptele LTE MIMO.........................................................................................................................16

Legatura descendenta (downlink) MIMO........................................................................................16

Modurile de descarcare MIMO....................................................................................................16

Multiplexare spatiala...................................................................................................................16

Diversitatea Transmisiei..............................................................................................................18

Legatura ascendenta (uplink) MIMO...............................................................................................18

Conceptele MBMS LTE.........................................................................................................................19

CONCLUZII...........................................................................................................................................19

Bibliografie..........................................................................................................................................20


Introducere

Reţelele UMTS la nivel mondial sunt in curs de modernizare in HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), pentru a creşte rata de date şi capacitatea pentru descarcarea datelor. În următoarea etapă, HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) vor spori performanţele de uplink în reţelele UMTS. În timp ce HSDPA a fost introdus in versiuna 5 a 3GPP, HSUPA este o caracteristică importantă a 3GPP versiunea a 6-a. Combinaţie de HSDPA şi HSUPA este adesea menţionată ca HSPA.

Cu toate acestea, chiar şi cu introducerea HSPA, evolutia tehnologiei UMTS nu s-a terminat. HSPA+ va aduce îmbunătăţiri semnificative în realease-ul 7 al 3GPP. Obiectivul este de a îmbunătăţi performanţa de HSPA pe baza de radio reţele în ceea ce priveşte eficienţa spectrului de frecvenţe radio, rata de vârf de date, latenţă, şi de a exploata întregul potenţial al WCDMA operand pe 5 MHz. Importante caracteristici ale HSPA+ sunt: MIMO (Multiple Input Multiple Output), modulare de ordin superior pentru uplink si downlink, îmbunătăţiri ale protocoalelor Nivelului 2 şi o conexiune continua de pachete.

În scopul de a asigura competitivitatea UMTS pentru următorii 10 ani şi dincolo de aceasta, s-a inceput cercetarea conceptelor pentru UMTS Long Term Evolution (LTE). Obiectivul este unul pentru viteze mari de descarcari de date, latenta mica si pachete optimizate pentru tehnologiile de radio-acces. Prin urmare, un element de studiu a fost lansat în 3GPP release-ul 7 pe E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access) şi E-UTRAN (Evolved UMTS terestre Radio Access Network). LTE / EUTRA vor face parte din specificatiile de baza ale versiunea 8 a 3GPP.

În studiului LTE-ului, 3GPP de lucru s-a concentrat asupra definirii cerinţelor, de exemplu obiectivului ratei de date, capacitate, eficientizarea spectrului şi latenţă. De asemenea, aspectele comerciale privitoare la costurile de instalare şi de operare de reţea au fost luate în considerare. Pe baza acestor cerinţe, au fost studiate concepte tehnice pentru sistemele de transport aerian de interfaţă şi protocoale. În special, LTE foloseste noi sisteme de acces multiplu pe aer - interfata: OFDMA (ortogonale Frequency Division Multiple Access) pentru downlink şi SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Acces) pentru uplink. În plus, schemele sistemelor de antene pentru MIMO reprezinta o componentă esenţiala in LTE. Într-o încercare de a simplifica arhitectura protocolului, LTE aduce unele schimbări majore la conceptele existente protocolul UMTS. Impactul asupra arhitecturii reţelei globale dar si reţeaua de bază sunt investigateîn contextul 3GPP System Architecture Evolution (SAE).


Cerinte pentru UMTS Long Term Evolution

LTE se concentreaza pe suportul optim pentru serviciile de rutare de pachete (PS).Cerintele principale ale design-ului unui sistem LTE sunt amintite mai jos:

Rata de transfer: Scopul este atingerea unui maxim de 100 Mbps (downlink) si 50 Mbps (uplink) pentru o latime de banda de 20 MHz, presupunand 2 antene receptoare si una emitatoare la un terminal.

Capacitatea: S-a stabilit ca obiectivul mediei capacitatii de download per MHz sa fie de cel putin 3-4 ori mai mare decat cel din versiunea 6, iar pentru upload de 2-3 ori mai mare.

Eficienta Spectrala: Target-ul pentru downlink este de 3-4 ori mai bun si pentru uplink de 2-3 ori mai bun decat versiunea 6.

Latenţă: timp de tranzit într-o direcţie între un pachet fiind disponibil in nivelul de IP, fie în terminal,fie in reţeaua de radio-acces şi disponibilitatea acestui pachet, la nivelul IP în reţeaua de radio-acces /terminal trebuie să fie mai putin de 5 ms. De asemenea, latenta se va reduce,pentru a permite perioade de tranziţie scurte de mai puţin de 100 ms de la starea de repaos la starea activă.

Latimea de banda: Vor fi suportate lărgimi de bandă scalabile la 5, 10, 15, 20 MHz. De asemenea, latimi de bandă mai mici de 5 MHz trebuie să fie susţinute pentru mai multă flexibilitate.

Interoperabilitatea: Trebuie asigurata interoperabilitatea cu sistemele existente UTRAN / GERAN şi cu sistemele non-3GPP. Terminale hibride vor sprijini trecerea de la si la UTRAN / GERAN. Întreruperea pentru timpul de transfer între E-UTRAN şi UTRAN / GERAN trebuie să fie mai mică de 300 ms pentru servicii în timp real şi mai mica de 500 ms pentru servicii care nu sunt în timp real.

Servicii de tip Multimedia Broadcast Multicast (MBMS): MBMS va fi imbunatatit şi va fi redenumit E-MBMS. ( Enhanced – MBMS)

Costuri: Migraţia de la o versiunea 6 a interfetei de radio UTRA si a arhitecturii trebuie sa aiba costuri reduse. Complexitatea sistemului si a terminalelor trebuie sa fie rezonabile, odata cu costul si consumul de energie. Toate interfeţele specificate vor fi compatibile, pentru a se realiza interoperabilitatea echipamentor multi-vendor.

Mobilitate: Sistemul ar trebui să fie optimizat pentru miscari la viteze mici (0-15 km / h), dar si viteze mai mari trebuie să fie susţinute, inclusiv cea a unui tren de mare viteză.

Alocarea spectrului: Trebuie sa fie posibila functionarea în pereche (Frequency Division Duplex / Modul FDD) şi nepereche spectrului de frecvenţe (Time Division Duplex / TDD mode).


Co-existenţa: Co-existenţa în aceeaşi zonă geografică şi colocare cu GERAN / UTRAN trebuie asigurată. De asemenea trebuie asigurata co-existenţa între operatorii din benzile adiacente, precum şi coexistenţa intre cele 2 limite.

Calitatea serviciilor: Se va asigura calitatea serviciilor de la un capat la altul. VoIP ar trebui să fie suportata cu o eficienta cel puţin la fel de bună ca si serviciul de voce comutare de circuite in UMTS (CS).

Sincronizarea retelei: Sincronizarea timpilor diferitelor retele nu va reprezenta un obiectiv important.

Schema de transmisie downlink in LTE

OFDMA

Sistemul de transmisie downlink pentru E-UTRA, modurile FDD şi TDD este bazat pe OFDM. Într-un sistem OFDM, spectrul de frecvenţe disponibile este împărţit în mai multi transportori, numiti sub-transportori, care sunt ortogonali reciproc. Fiecare dintre aceste sub-transportatori sunt independent modulati de un fluxului de date cu rata scazuta.

OFDM este utilizat în WLAN, WiMAX, precum şi in tehnologiile DVB. OFDM are mai multe avantaje: robustetea împotriva fading-ului multicale si arhitectura eficienta a receptorului.

Figura 1 reprezinta un semnal OFDM. Avem un semnal cu latime de banda cu 5 MHz, dar principiul este acelaşi pentru alte lăţimi de bandă in E-UTRA. Datele sunt simboluri independent modulate şi transmise într-un număr mare de sub-transportori ortogonali strans grupati. În E-UTRA, schemele de modulare a sensului downlink sunt: QPSK, 16QAM, 64QAM.

În domeniul timp, un interval de gardă poate fi adăugat la fiecare simbol pentru combaterea interferentei simbolurilor OFDM din cauza intarzierilor ce pot surveni pe canal. În E-UTRA, interval de garda este un prefix ciclic care se introduce înainte de fiecaresimbol OFDM.

Figura 1. Reprezentarea in Frecventa-Timp a unui semnal OFDM


În practică, semnalul OFDM poate fi generat prin procesarea semnalului digital utilizând IFFT (Transformata Fourier rapida inversa). O astfel de tranformata fourier in N puncte este ilustrata în figura 2, în cazul unde a(mN + n) se referă la al n-lea sub-canal modulat cu simboluri de date, în perioada mTu< t <(m +1) Tu.

Vectorul sm vectorul este definit ca un simbol OFDM util. Reprezinta sub-transportorii modulati in domeniu timp. Prin urmare, dintr-un flux paralel de N surse de date, fiecare independent modulata, se obţine o forme de undă compusa din N sub-transportori ortogonali, cu fiecare dintre sub-transportori având forma unei funcţii sinc (a se vedea Figura 1).

Figura 3 ilustrează cartografierea unui flux serie de simboluri QAM la N fluxuri paralele, utilizate ca recipiente de domeniu de frecvenţă pentru IFFT. Blocurile de timp in N puncte obţinute din IFFT sunt apoi inlantuite pentru a crea un semnal in domeniul timp. In figura 3 nu este prezentat procesul ciclic de inserare a prefixului.

În contrast cu un sistem de transmisie OFDM, OFDMA permite acces multiplu a utilizatorilor pe latimea de banda disponibila. Fiecarui utilizator i se atribuie o resursa timp/frecvenţă specifica. Ca un principiu fundamental al E-UTRA, canale de date sunt partajate, adică pentru fiecare transmisie la un interval de timp de 1 ms, o noua decizie de planificare este luată cu privire la care utilizatori li se atribuite o anumita resursa de timp / frecvenţă în timpul intervalului de transmisie.

Figura 2 Generarea unui simbol OFDM utilizand IFFT

Figura 3 Lantul generarii semnalului OFDM

Figura 5 Matricea de resurse pentru downlink


Parametrizarea OFDMA

O structura cadrului generic este definită atât pentru E-UTRA FDD şi TDD modurilor de transport. În plus, o structură cadru alternativă este definita doar pentru modul TDD. Pentru structura cadrului generic, cadrul radio de 10 ms este împărţit în 20 de sloturi egale de 0.5 ms. Un sub-cadru constă în două sloturi consecutive, deci un cadru radio conţine 10 sub-sloturi. Acest lucru este ilustrat în figura 4 (Ts exprima unitatea de baza de timp de corespunzătoare frecventei de 30.72 MHz).

Figura 5 prezinta structura resursei descendente pe durata de un slot downlink. Lăţimea de bandă disponibila pentru downlink se compune din sub-transportorii NBW

DL cu o spatiere de ∆f = 15 kHz. În cazul unei transmisii pe celule multiple MBMS, este posibila o spatiere de ∆f = 7.5 kHz. NBW

DL poate varia în scopul de a permite funcţionarea unei latimi de banda scalabila până la 20 MHz. Iniţial, latimile de bandă pentru LTE au fost definite în mod explicit in specificatiile nivelului 1.

Un slot de downlink se compune din simboluri Nsymb

DL OFDM. Pentru fiecare simbol, un prefix ciclic (CP) este anexat ca timp de garda. Nsymb

DL depinde de lungimea prefixului ciclic. Structura cadrului generic cu lungime normală a prefixul ciclic conţine Nsymb

DL = 7 simboluri. Acest lucru se traduce printr-o lungime a prefixului ciclic de TCP ~ 5.2μs pentru primul simbol şi TCP ~ 4.7μs pentru restul de 6 simboluri. În plus, un prefix ciclic extins este definit pentru a acoperi zone mari de celule cu o raspandire mai mare a întârzierii şi cu transmisie MBMS. Structura cadru generic cu prefix ciclic extins a TCP-E ~ 16.7μs contine Nsymb

DL = 6 simboluri OFDM (spatiere sub-transportator de 15 kHz). Structura cadru generic cu prefix ciclic extins de TCP-E ~ 33.3μs conţine Nsymb

DL = 3 simboluri (spatierea sub-transportatorilor de 7.5 kHz).

Figura 4 Structura generica a cadrului de downlink E-UTRA


Tabelul 1 oferă o privire de ansamblu asupra diverşilor parametri pentru generice cadrul structurii.

Transmiterea de date downlink

Datele sunt alocate terminalelor în blocuri de resurse. Un bloc de resurse fizic este format din 12 (24) sub-transportatori consecutivi în domeniu frecvenţa pentru cazul ∆f = 15 kHz (∆f = 7.5 kHz). În domeniul timp, un bloc de resurse fizic constă in Nsymb

DL simboluri OFDM consecutive, a se vedea Figura 5. Nsymb

DL este egal cu numărul de simboluri OFDM într-un slot. Mărimea blocului de resurse este aceeaşi pentru toate lărgimile de bandă, prin urmare, numărul de blocuri fizice disponibile depinde de latimea de banda.

În funcţie de rata datele necesara, fiecare terminal poate fi atribuit unuia sau mai multor blocuri de resurse în fiecare interval de timp de transmisie de 1 ms. Deciziile privitoare la planificarea resurselor sunt intocmite de staţie de bază (eNodeB).

Datele utilizatorului sunt transmise pe Canalul Fizic Comun de downlink (PDSCH). Semnalizarea pe Canalul Fizic Comun de Control (PDCCH) este folosita pentru a transmite deciziile de planificare individuale ale terminalelor. PDCCH este situat în primul simbol OFDM dintr-un slot.

Structura semnalului de referinta pentru Downlink si cautarea celulelor

Structura semnalului de referinta pentru Downlink este important pentru căutare decelule, estimarea canalului şi monitorizarea celulei vecine. Figura 6 arată principiul structura semnalului de referinţă pentru downlink pentru o antenă si 2 antene de transmisie. Elemente pre-definite de resurse în domeniul timp-frecvenţă se poarta secvenţa de semnalelor de referinţă. În afară de simbolurile de referinţă primare, potate fi nevoia de simboluri de referinţă secundare. In figura 6 sunt reprezintate secvenţele transmise de la până la 2 antene transmite in culori diferite.


Secvenţa de semnale de referinţă poarta identitatea celulei. Fiecare secventa de semnale de referinţă este generata ca un produs simbol-simbol al unei secvente ortogonale rOS

(3 dintre ele existente) şi o secventa pseudo-aleatoare rPRS (170 dintre ele existente). Fiecare identitate a celulei corespunde unei combinaţii unice dintre o secvenţă ortogonală rOS şi o secventa pseudoaleatoare rPRS, permiţând 510 identitati de celule diferite.

Saltul in frecvenţă poate fi aplicat la semnalele de referinţă pentru downlink. Modelul saltului de frecvenţă are perioada de un cadru (10 ms).

În timpul căutării de celule, diferite tipuri de informaţii trebuie să fie identificate de către telefon: simbolul şi sincronizarea cadrelor radio, frecvenţa, identificarea celulelor,lăţimea de bandă de transmisie globala, configurarea antenei, lungime prefixul ciclic.

Pe lângă simbolurile de referinţă, semnale de sincronizare sunt, prin urmare,necesare în timpul de căutarii de celule. E-UTRA utilizează o schemă ierarhică de căutare de celule similara cu WCDMA. Aceasta înseamnă că realizarea sincronizarii şi identificatorul de grup de celule sunt obţinute din diferite semnale SCH. Astfel, semnalul de sincronizare primar (SCH-P) şi o sincronizare secundar semnal (S-SCH) sunt definit intr-o structura de pre-definite. Acestea sunt transmise pe cele 72 sub-transportatori centrali (în jur de DC sub-transportator) în cadrul acelorasi sloturi predefinite (de două ori pe 10 ms), pe elemente de resurse diferite, a se vedea figura 7.

Figura 6 Structura semnalului de referinta pentru Downlink (prefix ciclic normal)


Ca ajutor suplimentar în timpul căutarii de celule, este disponibil un Canal Fizic de Control Comun (CCPCH) care transportă informaţii de tip BCH, de exemplu, lăţimea de bandă a sistemului. Acesta este transmisa la momente de timp pre-definite pe 72 sub-transportatori centrati pe sub-transportatorul DC.

Pentru a permite terminalului să sprijine acest concept de căutare de celule, s-a convenit ca terminalul să poata recepta o lăţime de bandă cu capacitate minimă de 20 MHz.

Downlink proceduri fizice Layer

Pentru E-UTRA, următoarele proceduri fizice de downlink strat sunt deosebit de importante:

Celule de căutare şi de sincronizare

Programarea: Programarea se face în staţie de bază (eNodeB). Canalul de control PDCCH informează utilizatorii despre resursele de frecvenţă / timp alocate acestora şi formatele de transmitere utilizate.

Programatorul evalueaza diferite tipuri de informaţii, de exemplu, Calitateaparametri Service, măsurători din UE, capacităţile UE, statusul buffer-ului.

Adaptarea legaturii: Adaptarea legaturii este deja cunoscuta de la HSDPA ca Modularea şi

Codificare Adaptiva. De asemenea, în E-UTRA, a modulării şi codificare pentru canal de date comun nu este fix, dar acesta este adaptat în funcţie de calitatea semnalului radio. În acest scop, terminalul trimite în mod regulat rapoarte de Indicaţii de calitate ale canalului (CQI) la eNodeB.

ARQ Hibrid (Cerere de Repetare Automata):

Figura 7 Structura P-SCH si S-SCH


ARQ hibrid pentru Downlink este de asemenea cunoscut de la HSDPA. Este un protocol de retransmisie. Terminalul poate solicita retransmisia unui pachet de date primit incorect.

Schema de transmisie uplink in LTE

SC-FDMA

In timpul fazei de studiu a elemetntelor LTE au fost cercetate schemele optime pentru transmiterea in uplink. În timp ce OFDMA este considerată optimă pentru a îndeplini cerinţele LTE în downlink, proprietăţile OFDMA sunt mai puţin favorabile pentru uplink. Acest lucru se datorează în principal raportului de putere vârf-la-medie slab (PAPR – peak-to-average power ratio) a unui semnal OFDMA, inrautatind acoperirea in uplink.

Astfel, sistemul de transmisie uplink LTE pentru FDD şi TDD este bazat pe SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) cu prefix ciclic. Semnalele SC-FDMA au proprietăţi PAPR mai bune în comparaţie cu un semnal OFDMA. Acesta a fost unul din principalele motive pentru selectarea SC-FDMA ca sistem uplink de acces in LTE. Caracteristicile PAPR sunt importante pentru proiectarea eficientă a amplificatoare de putere pentru UE. Totusi, procesarea semnalului in SC-FDMA are unele asemănări cu procesarea de semnal in OFDMA astfel încât parametrizare de downlink şi uplink pot fi armonizate.

Există diferite posibilităţi de generare a unui semnal SC-FDMA. DFT-spread- OFDM (DFT-s-OFDM) a fost selectat pentru E-UTRA. Principiul este ilustrat în figura 8.

Pentru DFT-s-OFDM, o dimensiunea-M DFT este aplicata pentru prima dată unui bloc de M simboluri modulare. QPSK, 16QAM si 64 QAM sunt folosite ca scheme de modulare in uplink E-UTRA , acestea din urmă fiind opţionale pentru UE. DFT transformă simbolurile de modulatie în domeniul de frecvenţă. Rezultatul este mapat pe sub-purtatoarea disponibila. În E-UTRA uplink este permisa numai transmiterea localizata pe sub-purtatori consecutivi. Un punct N IFFT în cazul în care N> M este apoi efectuat ca şi în OFDM, urmată de adăugarea prefixului ciclic şi paralel o conversie de serie.


Figura 8. Diagrama bloc a DFT-s-OFDM (transmisie localizata)

Prelucrarea DFT este, prin urmare, diferenţa fundamentală dintre generarea semnalelor SC-FDMA şi OFDMA. Acest lucru este indicat prin termenul DFT spread-OFDM. Într-un semnal SC-FDMA, fiecare sub-purtator folosit in transmisie conţine informaţii despre toate simbolurile de modulare transmise, deoarece fluxul de date de intrare a fost răspândit de către transformarea DFT peste sub-purtatorii disponibili. În contrast cu aceasta, fiecare sub-purtator de semnal OFDMA contine numai informaţii referitoare la simbolurile de modulati specifice.

Parametrizarea SC-FDMA Structura uplink E-UTRA este similara cu cea de downlink. Un cadru radio de uplink constă în 20 de sloturi de 0,5 ms fiecare, şi un subframe este format din 2 sloturi. Structura slotului este prezentat în figura 9.

Fiecare slot poarta NULsymb simboluri SC-FDMA, NUL

symb = 7 pentru prefix cyclic normal si NUL

symb =6 pentru prefixul cyclic extins. Simbolul SC-FDMA cu numarul 3 (al patrulea symbol dintr-un slot) poarta semnalul de referinţă pentru canalul de demodulare.


Figura 9. Structura slotului de uplink

De asemenea pentru uplink a fost selectata o latime de banda pentru nivelul 1.Tabelul 2 prezintă parametrii de configurare într-un tabel de ansamblu.

Tabelul 2 Parametrii pentru uplink in structura generica a cadrului

Transmiterea datelor in uplink

În uplink, datele sunt alocate în multipli de un bloc de resurse. Marimea blocului de resurse în domeniul frecvenţă este de 12 sub-purtatori, adică aceeaşi ca şi în downlink. Cu toate acestea pentru a simplifica proiectarea DTF in procesarea semnalelor in uplink nu toti multiplii întregi sunt permisi. Numai factorii 2,3 şi 5 sunt permisi.Intervalul de timp pentru transmisia in uplink este de 1 ms (la fel ca in downlink).

Datele utilizatorilor sunt transmise pe canalul fizic comun pentru uplink (PUSCH - Physical Uplink Shared Channel) care este determinată de banda de transmisie NTX si saltul de frecvenţă K0. Canalul PUCCH poarta informatiile de control in uplink de exemplu, rapoarte CQI şi informatiile ACK /NACK referitoare la pachetele de date primite in downlink. PUCCH este transmis pe o frecventa rezervata în uplink.

Structura semnalului de referinta in uplink

Semnalele de referinţă sunt utilizate pentru două scopuri diferite: pe de o parteparte, acestea sunt utilizate pentru estimarea canalului în receptorul eNodeB în vedereademodularii canalelor de control şi date. Pe de altă parte, semnalele de referinţă ofera calitatea informatiei ca baza in planificareadeciziilor in statia de baza. Scopul acesta din urmă


este, de asemenea numit sondarea canalului. Semnalele uplink de referinţă se bazează pe secvente CAZAC (Constant AmplitudeZero Auto-Corrlation).

Proceduri pentru nivelul fizic in uplink

Pentru E-UTRA, următoarel proceduri la nivelul fizic sunt în mod specialimportante:

Accses aleator nesincronizat:Accesul aleator poate fi folosit pentru o cerere de acces iniţial, ca partede handover, atunci când tranzitează din starea idle in conectate, sau pentru a restabili sincronizarea in uplink. Structura este prezentată în figura10.

Figura 10. Principiul structurii cu acces aleatorMultiple canale de acces aleatoriu pot fi definite în domeniul frecvenţă prin perioada de acces TRA în scopul de a oferi un numar suficient de oportunităţi de acces aleator.

Pentru accesul aleator, un preambul este definit după cum se arată în figura11. Secvenţa de preambul ocupă TPRE = 0,8 ms şi prefix ciclic ocupă TCP = 0,1 ms, în cadrulunui subframe de 1 ms. În timpul perioadei TGT nimic nu este transmis. Lăţimea de bandă a preambululuieste de 1.08 MHz (72 sub-purtatori). Nivelul superior controleaza încare subframe de transmisie este permis preambulul şilocalizarea în domeniul de frecvenţă. Pe celule, există 64 preambuluri de acces aleatoar. Ele sunt generate de secvente Zadoff-Chu.


Figura 11. Preambulul pentru acces aleatorProcedura de acces aleator foloseste bucla deschisa de control al puterii curampă de putere similare cu WCDMA. Dupa trimiterea preambululuipe un canal selectat cu acces aleator, UE aşteaptă mesajul de raspuns aleator. Daca nici un raspuns nu este detectat un alt canal cu acces aleator este selectat şi un preambul este trimis din nou.

Programarea in uplinkProgramarea de resurse in uplink se face prin eNodeB. ENodeBatribuie o anumite resurse de timp / frecvenţa la UE şi informeazăUE despre formatele de transmitere de utilizat. Programarea deciziile ceafectează uplink sunt comunicate UE prin intermediul PDCCH în downlink. Deciziile de planificare se pot baza pe parametrii QoS, statutul bufferului UE, măsurători de calitate a canalului in uplink, capacităţile UE, lacunele UE de măsurare, etc.

Link-ul de adaptare in uplink:Ca metode de adaptare in uplink pot fi utilizate: transmiterea controlata a puterii,modulare adaptiva şi canal cu rata de codificare, precum şi bandă de transmisie adaptiva.

Controlul timpului in uplink:Controlul timpului in uplink este necesar pentru a alinia transmisiile de la UE diferite cu fereastra receptorul eNodeB. EnodeB trimite comenzile corespunzătoare la UE prin downlink, le comanda să îşi adapteze transmisia respectiva.

ARQ hibrid:Protocolul ARQ hibrid este deja cunoscut de la HSUPA. eNodeB are capacitatea de a solicita retransmisia pachetelor de date primite incorect.

Conceptele LTE MIMO

Sistemul Intrari si Iesiri Multiple (Multiple Input Multiple Output - MIMO) reprezinta o parte


esenţială a LTE pentru a realiza cerinţele ambiţioase pentru transfer şi eficienta spectrală. MIMO se referă la utilizarea de antene multiple la emiţător şi receptor laterale.

Legatura descendenta (downlink) MIMO

Pentru legătura descendentă LTE, o configuraţie 2x2 pentru MIMO se presupune pentru configuraţia de bază, adică 2 antene transmite de la staţia de bază şi 2 antene la partea terminalului. Configuraţiile cu 4 antene sunt de asemenea, fiind luate în considerare.

Modurile de descarcare MIMO

Diferite moduri MIMO sunt avute în vedere. Aceasta trebuie să fie diferenţiate între multiplexare spatiala şi diversitatea transmiterii, depinzand de conditia canalului decide ce schema va fi selectata

Multiplexare spatiala

Multiplexarea spaţială permite transmiterea a diferite fluxuri de date simultan pe acelaşi bloc de resurse downlink . Aceste fluxuri de date pot aparţine unui singur utilizator (MIMO singur utilizator / SU-MIMO) sau unor diferiţi utilizatori (multi utilizatori MIMO / M-MIMO). În timp ce SU-MIMO creşte rată de transfer pentru un singur utilizator, MU-MIMO permite de a spori capacitatea totală. Multiplexarea spaţială este posibilă numai în cazul în care postul de radio mobil o permite.Figura 12 prezintă principiul de multiplexare spaţială, exploatând spaţiale dimensiune a postului de radio, care permite transmiterea a diferite fluxuri de date simultan.

Figura 12 multiplexare spaţială

În figura 12, fiecare antena transmite un flux de date diferit. Fiecare antenă poate primi fluxuri de date de la toate antenele de transmite. Canalul (cu o întârziere specifică) poate fi astfel descris de următoarea matrice H:


În această descriere generală, NT este numărul de antene care transmit, Nr este număr de antene care primesc, rezultând o matrice 2x2 pentru scenariu de baza LTE. Coeficienţii hij ai acestei matrici se numesc coeficienţi de canal de la antena de transmisie j la antena de receptie I, descriind astfel toate caile posibile între emiţător şi receptor. Numărul de fluxuri de date care pot fi transmise în paralel peste MIMO canal este dat de min{Nt, Nr} şi este limitat de gradul matricii H. Calitatea transmisiei se degradează în mod semnificativ în cazul în care valorile singulare ale matricei H nu sunt suficient de puternice. Aceasta se poate întâmpla în cazul în care antenele 2 nu sunt suficient de-corelate, de exemplu, într-un mediu cu împrăştiere puţina sau când antenele sunt prea apropiate.

În LTE, până la 2 cuvinte de cod pot fi mapate pe diferite asa-numite straturi. Numărul de straturi de transmitere este egal cu rangul de matrice H. Există o cartografiere fixa intre cuvintele de cod si straturi.

Precodarea in partea emitatorului este utilizată pentru a sprijini multiplexarea spaţială, lucru ce se poate vedea in Figura 13. Acesta se realizează prin aplicarea unei matrice de precodare W semnalului inainte de transmitere.

Figura 13 Principiul Precodarii

Matricea de precodare optimă W este selectata dintr-un "codebook" predefinit care este cunoscut de eNodeB şi de UE. Este utilizata precodarea unitara, adică o matricea de precodate este unitara: WHW = I. Terminalul estimeaza canalul radio şi selectează matricea de precodate optima. Matricea de precodare optima este cea care confera capacitatea maxima. Terminalul oferă feedback-ul pe canalul de control în ceea ce priveşte legatura uplink selectand astfel matricea de precodare optima (vector de precodare ca un caz special). Ideal, această informaţie este pusa la dispoziţie pe categorii de resurse sau, cel puţin un grup


de blocuri de resurse, deoarece matricea de precodarea optima variază între blocuri de resurse.

Figura 14 oferă o imagine de ansamblu a semnalului legaturii descendente EUTRA, inclusiv paşii relevanti pentru o transmisie MIMO.

Figura 14 Generarea unui semnal de baza pentru legatura descendenta

Diversitatea Transmisiei

În loc de creşterea ratei de date sau de capacitate, MIMO poate fi folosit pentru a exploata diversitatea. Diverse scheme de transmitere a sunt deja cunoscute de la WCDMA versiunea 99 şi vor fi implementate in LTE ca modul MIMO. În cazul în care condiţiile de canal nu permit multiplexare spaţială, o diversa schema de transmitere va fi folosita în loc, astfel încât comutarea între aceste două moduri MIMO sa fie posibila, în funcţie de condiţiile de canal. Transmiteri diverse sunt utileîn cazul în care numărul selectat de fluxuri (rang) este unul.

Legatura ascendenta (uplink) MIMO

Schemele legaturii ascendente (uplink) pentru MIMO in LTE vor diferi de la sistemele legaturii descendente MIMO, aici ţinandu-se cont de complexitatea problemelor ce pot aparea in terminale. Pentru uplink, UM-MIMO pot fi utilizate. Mai multe terminale utilizator pot transmite simultan pe aceeasi resursă bloc. Aceasta se numeste tot domeniu spaţiale acces la domenii spatiale multiple (SDMA). Schema are nevoie doar de o antena de transmisie la partea UE, care este un mare avantaj. Terminalele care vor partaja aceeasi resursă bloc trebuie să-si aplice reciproc ortogonale modele pilot.

Pentru a exploata în beneficiul a două sau mai multe antene de transmisie, dar încă sa păstreaze un terminal low-cost, se pot folosi antene-subset de selectie. La început, aceasta tehnica va fi utilizata, iar terminalul va avea două antene de transmisie, dar numai un lant de transmisie şi amplificator RF. Un comutator va alege apoi ce antenă oferă cel mai bun canal catre eNodeB.

Conceptele MBMS LTE


Suportul pentru Serviciile Multicast de Multimedia Broadcast (MBMS) este o cerinţă esenţială pentru LTE. Aşa-numitele E-MBMS vor fi prin urmare o parte integrantă a LTE. În LTE, transmisiile MBMS pot fi efectuate catre celule singulare catre mai multe celule. În cazul transmisiilor multi-celulare, celulele si conţinutul sunt sincronizate pentru a permite pentru terminalul de a combina consumul de energie de la transmisiile multiple.

Semnalul suprapus arată ca unul multipath in punctul terminalului. Acest concept este de asemenea cunoscut ca Retea cu o Singură Frecvenţă (SFN). E-UTRAN poate configura care celulele sunt parte dintr-o SFN pentru transmiterea unui serviciu MBMS. Traficul MBMS poate partaja acelaşi operator de transport cu trafic unicast sau să fie trimis la un operator de transport separat. Pentru traficul MBMS, un prefix extins ciclic va fi furnizat. În cazul subcadrelor ce transportă date MBMS SFN, vor fi folosite semnale de referinţă specifice. Datele MBMS se desfăşoară pe canalul de trafic MBMS (MTCH) ca un canal logic.

CONCLUZII

În această lucrare, am descris structura sistemului şi obiectivele de performanţă din noua generaţie de tehnologie de acces la reţea dezvoltata de 3GPP. Am discutat, de asemenea, felul în care mobilitatea este tratată în noul sistem.

Obiectivele LTE avute in vedere au fost: viteza de transfer transfer şi latenţa mult imbunatatie, accentul pe simplitate, flexibilitatea spectrului de frecvenţe radio la care s-au adaugat capacitatea marita şi un cost mai mic pe bit.

LTE este destinat să furnizeze o experienta bogata utilizatorului, livrarea de noi generatoare de venituri serviciilor de telefonie mobilă şi va rămâne un concurent puternic altor tehnologii wireless în următorii zece ani pentru ambele pieţele emergente dezvoltate in acest sens.


Bibliografie

1. http://www.pdf-datasheet.com/LTE_WP_0703_RandS-pdf.html

2. http://www.motorola.com/staticfiles/Business/Solutions/Industry%20Solutions/ Service%20Providers/Wireless%20Operators/LTE/_Document/Static%20Files/6834_MotDoc_New.pdf

3. http://4506818691271833574-a-1802744773732722657-s-sites.googlegroups.com/site/hgmyung/3gppLTE.pdf?attachauth=ANoY7crp3_KyTK76gn9g08PGXjq9KzQVl1hkXvvzZfuS7gD7i8vDTSlWQhgrO7EKjWmqv99kKPkZzsdaLwFZRrbjNuT85QSxQANqsMV_YYBlelV0ftZiw0q9WS1u6ayotoUFIOe5tK5tg5O2vCH7RsLt2Abu1AIE7X4dvWcfrMIl4UroskaKHOw8m3fJt2smICTweyKe3NBw&attredirects=0

http://www.motorola.com/staticfiles/Business/Solutions/Industry%20Solutions/Service%20Providers/Wireless%20Operators/LTE/_Document/Static%20Files/6834_MotDoc_New.pdf



http://www.pdf-datasheet.com/LTE_WP_0703_RandS-pdf.html

4g lte long term evolution (1)

Documents