LTE ağı yakın zamanda 3GPP konsorsiyumu tarafından onaylandı. Böyle bir hava arayüzünü kullanarak, maksimum veri aktarım hızı, paket iletme gecikmesi ve spektral verimlilik açısından benzeri görülmemiş bir performansa sahip bir ağ elde etmek mümkündür. Yazarlar, LTE ağının başlatılmasının radyo spektrumunun, çoklu anten teknolojisinin, kanal uyarlamasının, zamanlama mekanizmalarının, veri yeniden iletiminin organizasyonu ve güç kontrolünün daha esnek kullanımına izin verdiğini söylüyor.
Öykü
HSPA yüksek hızlı paket veri teknolojisine dayanan mobil geniş bant, hücresel ağ kullanıcıları tarafından zaten geniş çapta kabul görmüştür. Bununla birlikte, örneğin veri iletim hızında bir artış, gecikme süresinin en aza indirilmesi ve ayrıca genel ağ kapasitesinde bir artış kullanılarak hizmetlerini daha da iyileştirmek gerekir, çünkü kullanıcıların gereksinimleribu tür iletişim hizmetleri sürekli artmaktadır. Bu amaçla, HSPA Evolution ve LTE radyo arayüzlerinin özellikleri 3GPP konsorsiyumu tarafından yapılmıştır.
Önceki sürümlerden temel farklar
LTE ağı, saniyede 300 megabitten fazla maksimum veri aktarım hızı, paket iletme gecikmesinin 10 milisaniyeyi geçmemesi ve spektral verimlilik dahil olmak üzere gelişmiş teknik özelliklerle daha önce geliştirilen 3G sisteminden farklıdır. çok daha yüksek. LTE ağlarının inşası hem yeni frekans bantlarında hem de mevcut operatörlerde gerçekleştirilebilir.
Bu radyo arayüzü, operatörlerin şu anda var olan standart sistemlerinden kademeli olarak geçiş yapacakları bir çözüm olarak konumlandırılmıştır, bunlar 3GPP ve 3GPP2'dir. Ve bu arayüzün geliştirilmesi, IMT-Advanced 4G ağ standardının, yani yeni neslin oluşumuna giden yolda oldukça önemli bir aşamadır. Aslında, LTE spesifikasyonu, başlangıçta 4G sistemleri için tasarlanan özelliklerin çoğunu zaten içeriyor.
Radyo arayüzünün organizasyon ilkesi
Radyo iletişiminin karakteristik bir özelliği vardır, o da radyo kanalının kalitesinin zaman ve mekanda sabit olmayıp frekansa bağlı olmasıdır. Burada radyo dalgalarının çok yollu yayılımının bir sonucu olarak iletişim parametrelerinin nispeten hızlı değiştiğini söylemek gerekir. Radyo kanalı üzerinden sabit bir bilgi alışverişi oranını korumak için, genellikle en aza indirmek için bir dizi yöntem kullanılır.benzer değişiklikler, yani farklı iletim çeşitliliği yöntemleri. Aynı zamanda, bilgi paketlerinin iletilmesi sürecinde, kullanıcılar bit hızındaki kısa süreli dalgalanmaları her zaman fark edemezler. LTE ağ modu, radyo erişiminin temel bir ilkesi olarak, herhangi bir zamanda mevcut radyo kaynaklarının en verimli şekilde kullanılmasını sağlamak için radyo kanalının kalitesinde hızlı değişiklikler uygulamayı kabul eder. Bu, OFDM radyo erişim teknolojisi aracılığıyla frekans ve zaman alanlarında uygulanır.
LTE ağ cihazı
Nasıl bir sistem olduğu ancak nasıl düzenlendiği anlaşılarak anlaşılabilir. Birkaç dar bantlı alt taşıyıcı üzerinden veri iletimini içeren geleneksel OFDM teknolojisine dayanmaktadır. İkincisinin döngüsel bir önekle kombinasyon halinde kullanılması, OFDM tabanlı iletişimin radyo kanalı parametrelerinin zaman dağılımlarına karşı dirençli hale getirilmesini mümkün kılar ve ayrıca alıcı taraftaki karmaşık dengeleyicilere olan ihtiyacın pratik olarak ortadan kaldırılmasını mümkün kılar. Bu durum, bir aşağı bağlantının düzenlenmesi için çok yararlı olduğu ortaya çıkıyor, çünkü bu durumda alıcı tarafından sinyallerin ana frekansta işlenmesini basitleştirmek mümkün, bu da terminal cihazının kendisinin maliyetini düşürmeyi mümkün kılıyor. tarafından tüketilen güç olarak. Bu, 4G LTE ağını çoklu akışla birlikte kullanırken özellikle önemli hale gelir.
Yayılan gücün aşağı bağlantıdan önemli ölçüde daha düşük olduğu yer-uydu bağlantısı, çalışmaya zorunlu olarak dahil edilmesini gerektirirkapsama alanını artırmak, alıcı cihazın güç tüketimini ve maliyetini az altmak için enerji açısından verimli bir bilgi iletim yöntemi. Yürütülen çalışmalar, yukarı bağlantı LTE için, ayrık Fourier dönüşüm yasasına karşılık gelen bir dağılımla OFDM biçiminde bilgi yayınlamak için tek frekanslı bir teknolojinin kullanıldığı gerçeğine yol açmıştır. Bu çözüm, enerji verimliliğini artıran ve terminal cihazlarının tasarımını basitleştiren geleneksel modülasyona kıyasla daha düşük ortalama ve maksimum güç seviyeleri oranı sağlar.
ODFM teknolojisine uygun olarak bilgi iletiminde kullanılan temel kaynak, OFDM sembol setine karşılık gelen bir zaman-frekans ağı, zaman ve frekans alanlarındaki alt taşıyıcılar olarak gösterilebilir. LTE ağ modu, burada veri iletiminin ana öğesi olarak, 180 kilohertz frekans bandına ve bir milisaniyelik zaman aralığına karşılık gelen iki kaynak bloğunun kullanıldığını varsayar. Frekans kaynaklarını birleştirerek, kod hızı ve modülasyon sırası seçimi dahil olmak üzere iletişim parametrelerini ayarlayarak çok çeşitli veri hızları gerçekleştirilebilir.
Özellikler
LTE ağlarını ele alırsak ne olduğu belli açıklamalardan sonra netlik kazanacaktır. Böyle bir ağın radyo arayüzü için belirlenen yüksek hedeflere ulaşmak için, geliştiricileri bir dizi oldukça önemli organize etti.anlar ve işlevsellik. Her biri, ağ kapasitesi, radyo kapsama alanı, gecikme süresi ve veri aktarım hızı gibi önemli göstergeleri nasıl etkilediklerinin ayrıntılı bir göstergesiyle aşağıda açıklanacaktır.
Radyo spektrumunun kullanımında esneklik
Belirli bir coğrafi bölgede faaliyet gösteren yasal normlar, mobil iletişimin nasıl organize edileceğini etkiler. Yani, farklı genişliklerdeki eşleştirilmemiş veya eşleştirilmiş bantlar tarafından farklı frekans aralıklarında tahsis edilen radyo spektrumunu belirlerler. Kullanım esnekliği, LTE radyo spektrumunun farklı durumlarda kullanılmasına izin veren en önemli avantajlarından biridir. LTE ağının mimarisi, yalnızca farklı frekans bantlarında çalışmaya değil, aynı zamanda farklı genişliklere sahip frekans bantlarının kullanılmasına da izin verir: 1,25 ila 20 megahertz. Ek olarak, böyle bir sistem, sırasıyla zaman ve frekans çift yönlülüğünü destekleyerek, eşleştirilmemiş ve eşleştirilmiş frekans bantlarında çalışabilir.
Terminal cihazları hakkında konuşursak, o zaman eşleştirilmiş frekans bantlarını kullanırken cihaz tam dupleks veya yarım dupleks modunda çalışabilir. Terminalin farklı zamanlarda ve farklı frekanslarda veri alıp ilettiği ikinci mod, dubleks filtrenin özellikleri için gereksinimleri önemli ölçüde az altması bakımından çekicidir. Bu sayede terminal cihazların maliyetini düşürmek mümkündür. Ek olarak, düşük dupleks aralıklı eşleştirilmiş frekans bantları eklemek mümkün hale gelir. ağlar olduğu ortaya çıktıLTE mobil iletişimleri, frekans spektrumunun hemen hemen her dağılımında organize edilebilir.
Radyo spektrumunun esnek kullanımına izin veren bir radyo erişim teknolojisi geliştirmedeki tek zorluk, iletişim cihazlarını uyumlu hale getirmektir. Bu amaçla, LTE teknolojisi, farklı genişliklerde ve farklı dupleks modlarında frekans bantlarının kullanılması durumunda aynı çerçeve yapısını uygular.
Çoklu anten veri iletimi
Mobil iletişim sistemlerinde çok antenli yayının kullanılması, teknik özelliklerinin iyileştirilmesine ve abone hizmeti açısından yeteneklerinin genişletilmesine olanak tanır. LTE ağ kapsamı, iki çoklu anten iletim yönteminin kullanılmasını içerir: özel bir durumu dar bir radyo ışını oluşumu olan çeşitlilik ve çoklu akış. Çeşitlilik, iki antenden gelen sinyalin seviyesini eşitlemenin bir yolu olarak düşünülebilir, bu da her bir antenden ayrı ayrı alınan sinyal seviyesindeki derin düşüşleri ortadan kaldırmanızı sağlar.
LTE ağına daha yakından bakalım: nedir ve tüm bu modları nasıl kullanır? Buradaki iletim çeşitliliği, aynı anda dört anten kullanıldığında bir frekans kayması ile zaman çeşitliliği ile desteklenen veri bloklarının uzay-frekans kodlama yöntemine dayanmaktadır. Çeşitlilik tipik olarak, bağlantının durumuna bağlı olarak programlama işlevinin uygulanamadığı ortak aşağı bağlantılarda kullanılır. neredeiletim çeşitliliği, VoIP trafiği gibi kullanıcı verilerini göndermek için kullanılabilir. Bu tür trafiğin nispeten düşük yoğunluğu nedeniyle, daha önce bahsedilen programlama işleviyle ilişkili ek yük haklı gösterilemez. Veri çeşitliliği ile hücrelerin yarıçapını ve ağ kapasitesini artırmak mümkündür.
Bir radyo kanalı üzerinden bir dizi bilgi akışının eşzamanlı iletimi için çoklu akış iletimi, sırasıyla terminal cihazında ve baz ağ istasyonunda bulunan birkaç alıcı ve verici antenin kullanımını içerir. Bu, maksimum veri iletim hızını önemli ölçüde artırır. Örneğin, uçbirim cihazı dört antenle donatılmışsa ve baz istasyonunda böyle bir sayı mevcutsa, bir radyo kanalı üzerinden aynı anda dört adede kadar veri akışını iletmek oldukça mümkündür, bu da aslında verimini dört katına çıkarmayı mümkün kılar..
Küçük bir iş yüküne veya küçük hücrelere sahip bir ağ kullanıyorsanız, çoklu akış sayesinde radyo kanalları için yeterince yüksek bir verim elde edebilir ve radyo kaynaklarını verimli bir şekilde kullanabilirsiniz. Büyük hücreler ve yüksek derecede yük varsa, kanal kalitesi çoklu akış iletimine izin vermeyecektir. Bu durumda, tek bir akışta veri iletmek için dar bir ışın oluşturmak üzere çoklu verici antenler kullanılarak sinyal kalitesi iyileştirilebilir.
DüşünürsekLTE ağı - bunun daha fazla verimlilik elde etmesini sağlayan şey - o zaman, çeşitli çalışma koşulları altında yüksek kaliteli çalışma için, bu teknolojinin, aynı anda iletilen akış sayısını sürekli olarak ayarlamanıza izin veren uyarlanabilir çoklu akış iletimini uyguladığı sonucuna varmaya değer, sürekli değişen kanal durumu bağlantılarına uygun olarak. İyi bağlantı koşullarıyla, aynı anda dört adede kadar veri akışı iletilebilir ve 20 megahertz bant genişliği ile saniyede 300 megabit'e kadar iletim hızları elde edilebilir.
Kanal durumu çok uygun değilse, aktarım daha az akışla yapılır. Bu durumda, antenler dar bir huzme oluşturmak için kullanılabilir, genel alım kalitesini iyileştirir, bu da sonuçta sistem kapasitesinde bir artışa ve hizmet alanının genişlemesine yol açar. Geniş radyo kapsama alanları veya yüksek hızda veri iletimi sağlamak için tek bir veri akışını dar bir huzme ile iletebilir veya ortak kanallarda veri çeşitliliğini kullanabilirsiniz.
İletişim kanalının uyarlanması ve gönderilmesi için mekanizma
LTE ağlarının çalışma prensibi, programlamanın veri iletimi için ağ kaynaklarının kullanıcılar arasında dağıtılması anlamına geleceğini varsayar. Bu, akış aşağı ve yukarı akış kanallarında dinamik zamanlama sağlar. Rusya'daki LTE ağları şu anda iletişim kanallarını ve genel olarak dengeleyecek şekilde yapılandırılmıştır.genel sistem performansı.
LTE radyo arayüzü, iletişim kanalının durumuna bağlı olarak programlama işlevinin uygulanmasını varsayar. Yüksek dereceli modülasyon kullanımı, ek bilgi akışlarının iletimi, kanal kodlama derecesinde bir azalma ve yeniden iletim sayısında bir azalma ile elde edilen yüksek hızlarda veri iletimi sağlar. Bunun için nispeten iyi iletişim koşulları ile karakterize edilen frekans ve zaman kaynakları kullanılır. Belli bir miktardaki verinin transferinin daha kısa sürede yapıldığı ortaya çıktı.
LTE Rusya'daki ağlar, diğer ülkelerde olduğu gibi, aynı zaman aralıklarından sonra küçük bir yük ile paketleri iletmekle meşgul olan servislerin trafiği, sinyal trafiği miktarında bir artış gerektirebilecek şekilde inşa edilmiştir. dinamik zamanlama için gereklidir. Kullanıcı tarafından yayınlanan bilgi miktarını bile aşabilir. Bu nedenle LTE ağının statik zamanlaması gibi bir şey var. Bunun ne olduğu, kullanıcıya belirli sayıda alt çerçeveyi iletmek için tasarlanmış bir RF kaynağı tahsis edildiğini söylersek netleşecektir.
Adaptasyon mekanizmaları sayesinde dinamik bağlantı kalitesine sahip bir kanaldan "mümkün olan her şeyi sıkıştırmak" mümkündür. LTE ağları tarafından karakterize edilen iletişim koşullarına göre bir kanal kodlama ve modülasyon şeması seçmenize olanak tanır. Çalışmasının etkilediğini söylersek bunun ne olduğu netlik kazanacaktır.veri iletim hızının yanı sıra kanalda herhangi bir hata olasılığı üzerinde.
Uplink gücü ve düzenleme
Bu özellik, ağ kapasitesini artırmak, iletişim kalitesini iyileştirmek, radyo kapsama alanını genişletmek, güç tüketimini az altmak için terminaller tarafından yayılan güç düzeyini kontrol etmekle ilgilidir. Bu hedeflere ulaşmak için, güç kontrol mekanizmaları, radyo parazitini az altırken gelen yararlı bir sinyalin seviyesini en üst düzeye çıkarmaya çalışır.
LTE Beeline ağları ve diğer operatörler, yukarı bağlantı sinyallerinin ortogonal kaldığını, yani en azından ideal iletişim koşulları için aynı hücrenin kullanıcıları arasında karşılıklı radyo paraziti olmaması gerektiğini varsayar. Komşu hücrelerin kullanıcıları tarafından yaratılan enterferans seviyesi, yayan terminalin bulunduğu yere, yani sinyalinin hücreye giderken nasıl zayıfladığına bağlıdır. Megafon LTE ağı tamamen aynı şekilde düzenlenmiştir. Şunu söylemek doğru olur: terminal komşu hücreye ne kadar yakınsa, içinde oluşturduğu parazit seviyesi o kadar yüksek olacaktır. Komşu bir hücreden daha uzakta olan terminaller, ona yakın olan terminallerden daha güçlü sinyaller iletebilir.
Sinyallerin ortogonalliği nedeniyle, yukarı bağlantı, aynı hücre üzerindeki bir kanaldaki farklı güçlerdeki terminallerden gelen sinyalleri çoğ altabilir. Bu, sinyal seviyesi yükselmelerini telafi etmeye gerek olmadığı anlamına gelir,radyo dalgalarının çok yollu yayılması nedeniyle ortaya çıkan ve bunları iletişim kanallarının adaptasyon ve zamanlama mekanizmalarını kullanarak veri iletim hızını artırmak için kullanabilirsiniz.
Veri röleleri
Ukrayna'daki hemen hemen tüm iletişim sistemleri ve LTE ağları istisna değildir, zaman zaman örneğin sinyal zayıflaması, parazit veya gürültü nedeniyle veri aktarımı sürecinde hatalar yapar. Hata koruması, yüksek kaliteli iletişim sağlamak için tasarlanmış, kaybolan veya bozulan bilgi parçalarının yeniden iletilmesi yöntemleriyle sağlanır. Veri aktarma protokolü verimli bir şekilde düzenlenirse, radyo kaynağı çok daha rasyonel kullanılır. Yüksek hızlı hava arayüzünden en iyi şekilde yararlanmak için LTE teknolojisi, Hybrid ARQ'yu uygulayan dinamik olarak verimli iki katmanlı bir veri aktarma sistemine sahiptir. Geri bildirim sağlamak ve verileri yeniden göndermek için gereken düşük ek yükü içerir ve yüksek güvenilirliğe sahip seçici yeniden deneme protokolüyle tamamlanır.
HARQ protokolü, alıcı cihaza fazla bilgi sağlayarak, belirli hataları düzeltmesini sağlar. HARQ protokolü aracılığıyla yeniden iletim, yeniden iletimin hataları ortadan kaldırmak için yeterli olmadığı durumlarda gerekli olabilecek ek bilgi fazlalığının oluşmasına yol açar. HARQ protokolü tarafından düzeltilmeyen paketlerin yeniden iletimi,ARQ protokolünü kullanarak. iPhone'daki LTE ağları yukarıdaki ilkelere göre çalışır.
Bu çözüm, iletişimin güvenilirliği garanti edilirken, düşük ek yük ile minimum paket çevirisi gecikmesini garanti etmenizi sağlar. HARQ protokolü, hataların çoğunu algılamanıza ve düzeltmenize olanak tanır; bu, ARQ protokolünün oldukça nadir kullanımına yol açar, çünkü bu, önemli bir ek yük ve ayrıca paket çevirisi sırasında gecikme süresinde bir artış ile ilişkilidir.
Baz istasyonu, bu protokollerin her ikisini de destekleyen ve iki protokolün katmanları arasında sıkı bir bağlantı sağlayan bir uç düğümdür. Böyle bir mimarinin çeşitli avantajları arasında, HARQ'nun çalışmasından sonra kalan hataları ortadan kaldırmanın yüksek hızı ve ayrıca ARQ protokolü kullanılarak iletilen ayarlanabilir bilgi miktarı yer alır.
LTE radyo arayüzü, ana bileşenleri nedeniyle yüksek performansa sahiptir. Radyo spektrumunu kullanma esnekliği, bu radyo arayüzünü mevcut herhangi bir frekans kaynağıyla kullanmayı mümkün kılar. LTE teknolojisi, hızla değişen iletişim koşullarının verimli kullanılmasını sağlayan bir dizi özellik sağlar. Bağlantının durumuna bağlı olarak, zamanlama işlevi kullanıcılara en iyi kaynakları verir. Çoklu anten teknolojilerinin kullanılması sinyal zayıflamasında azalmaya yol açar ve kanal adaptasyon mekanizmaları yardımıyla belirli koşullar altında optimum iletişim kalitesini garanti eden kodlama ve sinyal modülasyon yöntemlerini kullanmak mümkündür.
