Ishdan masad

№5-Laborotoriya mashg’uloti.
4G TARMOQLARINING PARAMETRLARINI TADQIQ QILISH

Ishdan masad

LTE standartidagi tarmoqlaring arxitekturasi, resurslar to‘ri, pastga va yuqori kanalarini tashkil etishni o‘rganish

Topshiriq
1.LTE standartining arxitekturasi bilan tanishish.
2.LTE resurslar to‘rni o‘rganish.
3.LTE pastga va yuqori kanalarini tashkil etishni o‘rganish.
4.4G tarmoqlar o‘tkazish qobiliyati va potensial abonentlari sonini hisoblash.


Hisobot tarkibi

1. Ishning nomi va maqsadi.

2. LTE standartidagi tarmoqlaring arxitekturasi, resurslar to‘ri, pastga va yuqori kanalarini tashkil etish sxemalari va hisoblash natijalari.


Qisqacha nazariy ma’lumotlar

4G sotali tizimlarni qurilishi uchun nomzod ma’lumotlarni uzatilishi tezliklaridagi ehtiyojlarni qondirish uchun CDMA va UMTS texnologiyalarni takomillashtirish bo‘yicha standart bo‘lgan 3GPP Long Term Evolution (LTE) loyihasi hisoblanadi. Bu takomillashtirishlar samaradorlikni oshirish, kechikishlarni kamaytirish, ko‘rsatiladigan xizmatlarni kengaytirish va takomillashtirish, shuningdek mavjud protokollar bilan integratsiyalanishga tegishli bo‘ldi. 3GPP LTE standarti bo‘yicha ma’lumotlarni uzatish tezligi nazariy jihatdan qabullashga (download) 326,4 Mbit/s va uzatishga (upload) 172,8 Mbit/sga etadi. Xalqaro standartda qabullashga 173 Mbit/s va uzatishga 58 Mbit/s tavsiflangan. LTE fizik darajaning asosi paketli uzatish, adaptivko‘p sathli modulyasiyalash, ko‘p tomonlama ulanish uchun OFDMA texnologiya va qabul qilish va uzatishda ko‘p antennali ajratish (MIMO) hisoblanadi.

LTE bazaviy stansiyasining ishlash radiusi quvvat va ishlatiladigan chastotaga bog‘liq ravishda turlicha bo‘lishi mumkin. Optimol holda bu k km atrofida, lekin zarurat bo‘lganida ishlash masofasi 30 kmni yoki hatto 100 kmni (antenna etarlicha ko‘tarilganida) tashkil etadi.
LTEning qamrab olish zonasida qilingan qo‘ng‘iroq yoki ma’lumotlarni uzatish seansi texnik jihatdan 3G (W-CDMA, CDMA2000) yoki GSM/GPRS/EDGE tarmog‘iga uzilishsiz uzatilishi mumkin. SHunday qilib, LTE tarmoqlarining rivojlanaishi mavjud rivojlangan ham GSM, ham CDMA operatorlar tarmoqlarida bo‘lishi mumkin, bu tarmoqni qurish narxini sezilarli pasaytiradi (WiMax tarmoqlarga qaraganda).
LTE radiointerfeysi uchta asosiy OFDM ortogonal tashuvchilar orqali multiplekslash, MIMO ko‘p antennali tizimlar va tarmoqning evolyusion tizim arxitekturasi (System Architecture Evolution) texnologiyalariga asoslanadi.
Kanallarni dupleks ajratilishi, ham chastota bo‘yicha (FDD), ham vaqt bo‘yicha (TDD) bo‘lishi mumkin va bu operatorlarga chastotani tez moslashuvchan ishlatilishiga imkon beradi. Bunday echim juftlangan chastotalarga ega bo‘lmagan kompaniyalarga bozorga yo‘lni ochadi. Boshqa tomondan, FDDni qo‘llash an’anaviy sotali operatorlar uchun juda qulay, chunki ularda juftlangan chastotalar oldindan mavjud, deyarli barcha sotali aloqa tizimlari shunday tashkil etilgan. O‘z-o‘zicha FDD tizimi chastotalar resurslaridan foydalanish bo‘yicha ga qaraganda sezilarli samarador, unda ustama sarflar (xizmat maydonlari va h.k.) kam.
Bazaviy stansiya (BS) va mobil stansiya (MS) orasidagi almashlash siklli qaytariladigan kadrlar (atamashunoslikda LTE – radiokadr) prinsipi bo‘yicha quriladi. Radiokadrning davomiyligi 10 msni tashkil etadi. LTE spetsifikatsiyasidagi barcha vaqt parametrlari Ts = 1/(2048·∆f) minimal vaqt kvantiga bog‘langan, bu erda ∆f – nimtashuvchilar orasidagi qadam bo‘lib, u standart 15 kGsga teng. SHunday qilib, radiokadrning davomiyligi 307200Tsga teng bo‘ladi. Vaqt kvantining o‘zi 30,72 MGs takt chastotasiga mos keladi, bu 3G-tizimlardagi (5 MGs kanal polosasili WCDMA) 3,84MGs qayta ishlash chastotasiga karrali (8×3,84 = 30,72) bo‘ladi.
Har bir abonentlar qurilmasiga (AQ) har bir slotda chastota-vaqt sohasidagi ma’lum kanallar resurslari dipazoni – resurslar to‘ri (11.1-rasm) tayinlanadi.
Resurs elementi deyiladigan resurs to‘rich yacheykasi chastotalar sohasidagi bitta nimtashuvchiga va vaqt sohasidagi bitta OFDM-simvolga mos keladi. Resurs elementlari resurslar bloki-kanaldagi minimal axborot birligini hosil qiladi. Resurslar bloki slotning umumiy davomiyligi 0,5 msni tashkil etishi uchun siklli prefiksga bog‘liq ravishda 12 ta nimtashuvchilar (ya’ni 180 kGs) va 7 ta yoki 6 ta OFDM-simvollarni egallaydi.
Resurslar to‘ridagi NRB resurslar bloklari soni kanalning polosasikengligiga bog‘liq va 6 dan 110tagachani (LTEda pastga/yuqoriga kanallar chastotalar polosalarining kengligi 1,4 dan 20 MGsni tashkil etadi) tashkil etadi. Resurslar bloki bu bazaviy stansiyaning rejalashtirgichi tomonidan abonentlar qurilmasiga ajratiladigan minimal resurslar elementi hisoblanadi. Har bir slotdagi resurslarning taqsimlanishi haqida bazaviy stansiya maxsus boshqarish kanalida xabar qiladi.

5.1-rasm. Nimtashuvchilar qadami Δf = 15 kGs bo‘lganida LTE resurslar to‘ri

Prefiksning 4,7 mks davomiyligi to‘g‘ri tarqalgan signalga nisbatan 1,4 kmga ortiq yo‘lni bosib o‘tgan qaytgan signalning kechikishi bilan kurashishga imkon beradi. SHahar sharoitlaridagi sotali aloqa tizimlari uchun bu odatda etarli bo‘ladi. Agar etarli bo‘lmasa, 120 km radiusli yacheykalardagi simvollararo interferensiyani so‘ndirilishini ta’minlaydigan kengaytirilgan prefiks ishlatiladi. Bunday juda katta yacheykalar mobil TV-uzatish kabi keng uzatishli servislar (MBMS) uchun foydali bo‘ladi. Burejimlar uchun (faqat pastga kanalga) tashuvchilar orasidagi 7,5 kGs qadamli va 33,4 mks siklli prefiksli alohida slot tuzilmasi ko‘zda tutilgan. Slotda bunda faqat uchta OFDM-simvol bo‘ladi. Keng uzatishli servisning alohida holini MBSFN (multimediynыy shirokoveщatelnыy servis dlya odnochastotnoy seti) rejimi beradi. bu rejimda ma’lum MBSFN-zonadagi bir necha BSlar bir vaqtda va sinxron umumiy keng uzatish signalini translyasiyalaydi.
Har bir nimtashuvchi 4-, 16- va 64 - pozitsiyali kvadraturali fazaviy-amlitudaviy modulyasiyalash (QPSK, 16-QAM yoki 64-QAM) orqali modulyasiyalanadi. Mos ravishda bitta nimtashuvchigabitta simvol 2, 4 va 6 bitni tashkil etadi. Standart prefiksda simvolli tezlik 14000 simvollar/sekundni tashkil etadi, bu FDD-dupleksdagi nimtashuvchiga 28 dan 84 kbit/sgacha agregatli tezlikka mos keladi. 20 MGs polosali signal 100 ta resurslar bloklari yoki 1200 ta nimtashuvchilarga ega bo‘ladi, bu kanaldagi 33,6 dan 100,8 Mbit/sgacha umumiy agregatli tezlikni beradi.
LTE spetsifikatsiyasida BS va AS orasidagi (E-UTRA tarmoqlarida) yuqoriga va pastga kanallarning kengligi uchun bir necha qayd etilgan qiymatlar aniqlanadi (11.1-jadval). Binobarin, OFDMda Fure tez o‘zgartirishi ishlatiladi,signalning raqamli qayta ishlash protsedurasini soddalashtirish uchun rasman tashuvchilar soni N = 2n ga karrali (ya’ni 128, 256, ..., 2048) bo‘lishi kerak. Bunda tanlanmalar chastotasi Fs = ∆f · N ni tashkil etishi kerak. Standartda berilgan qiymatlarda u WCDMA texnologiyasidagi tanlanmalar standart chastotasi 3,84MGsga karrali bo‘lib qoladi. Bu ham WCDMA, ham LTEni qo‘llaydigan ko‘p modali qurilmalarni yaratish uchun qulay bo‘ladi.
5.1-jadval.
BS va AS orasidagi uzatish kanalining parametrlari

Kanalning kengligi, MGs	1,4	3	5	10	15	20
Resurslar bloklari soni	6	15	25	50	75	100
Nimtashuvchilar soni	72	180	300	600	900	1200
FTO‘ uchun nominal tashuvchilar soni	128	256	512	1024	1536	2048
FTO‘ uchun takt chastotasi, MGs	1,92	3,84	7,68	15,38	23,04	30,72

“Ortiqcha” nimtashuvchilar amplitudalarini shakllantirishda (shu jumladan kanalning markaziy nimtashuvchisi) nolgateng hisoblanadi.

LTE da pastga kanalini tashkil etish. Pastga va yuqoriga kanallarda OFDM texnologiyasining qo‘llanilishi turlicha bo‘ladi. Pastga kanalda bu texnologiya nafaqat signalni uzatish uchun, balki ko‘p tomonlama ulanishni (OFDMA) tashkil etish uchun ishlatiladi.

Tavsiflangan fizik tuzilmaviy blokdan tashqari, mantiqiy tuzilmaviy blok tushunchasi kiritiladi. Resurslar elementlari soni bo‘yicha ular ekvivalent, lekin fizikblok resurslar elementlarni mantiqiy blokda aks ettirishning ikkita bittama-bitta vataqsimlangan variantlari bo‘lishi mumkin. Taqsimlangan variantda mantiqiy resurslar bloki elementlari butun mumkin resurslar to‘rida taqsimlangan bo‘lib qoladi.
Yuqoriga kanalda ruxsat etiladigan nurlantirish quvvati pastga kanaldagiga qaraganda sezilarli past bo‘ladi. SHuning uchun qamrab olish zonasini oshirish, terminal qurlmasi narini va uning iste’mol quvvatini pasaytirish maqsadida ma’lumotlarni uzatish usulining energetik samaradorligi birlamichi bo‘lib qoladi.
OFDMA texnoogiyasining asosiy kamchiligi signalning maksimal va o‘rtacha quvvatining yuqori nisbati (PAR) hisoblanadi. SHunga ko‘ra, LTE yuqoriga kanali uchun yangi SC-FDMA (Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access) texeologiyasi taklif etilgan. Prinsipial farq shundan iboratki, agar OFDMAda har bir nimtashuvchida bir vaqtda o‘z modulyasion simvoli uzatilsa, u holda SC-FDMAda nimtashuvchilar bir vaqtda va bir xil modulyasiyalanadi, lekin modulyasion simvollar qisqa bo‘ladi. SHunday qilib, OFDMAda simvollar parallel, SC-FDMAda ketma-ket uzatiladi. Bunday echim oddiy OFDM modulyasiyalash ishlatilganidagiga qaraganda past PAR nisbatini ta’minlaydi, buning natijasida abonentlar qurilmalarining energiya samaradorligi ortadi va ularning konstruksiyasi soddalashadi (uzatkichlar chastotaviy parametrlarining aniqligiga talablar sezilarli kamayadi).
SC-FDMA-signalning tuzilmasi ko‘p jihatdan OFDM texnologiyasiga o‘xshash bo‘ladi. SHuningdek kopozit signal - ∆f qadamda joylashgan nimtashuvchilar to‘plamini modulyasiyalash ishlatiladi. Prinsipial farq shundan iboratki, barchanimtashuvchilarbir xil modulyasiyalanadi, ya’ni yagona vaqtda faqat bitta modulyasion simvol uzatiladi (11.2-rasm).

5.2-rasm. QPSK- simvollarni uzatishdagi OFDM va SC-FDMA orasidagi farq

3Gga qarganda LTEda BSlar nimtizimi o‘zgartirigan. Foyalanuvchi qurilmasi va BS orasida ma’lumotlarni uzatish texnologiyasi o‘zgartirilgan. SHuningdek tarmoq elementlari orasida ma’lumotlarni uzatish protokollari ham o‘zgargan. Butun ma’lumotlar paketlar ko‘rinishida uzatiladi.

Shunday qilib, ishlov beruvchi yoki faqat ovozli ma’lumotlar yoki faqat paketli ma’lumotlarga ajratish endi yo‘q. Oldingi avlod tarmoqlarida sezilarli rolni o‘ynagan kontoller (RNS) to‘rtinchi avlod tarmog‘ida olib tashlangan, uning funutsiyalari – radioresurslarni boshqarish, sarlavhalarni siqish, shifrlash, paketlarni etkazish va boshqalar to‘g‘ridan-to‘g‘ri eNBga yuklangan.
Fizik darajadagi birlamchi bo‘lish tarmoq arxitekturasini foydalanuvchilar qurilmalari sohasi (UED, User Equipment Domain) va tarmoq infratuzilmasi sohasiga (ID, Infrastrusture Domain) ajratish hisoblanadadi. ID, o‘z navbatida, radioulanish nimtarmog‘i (E-UTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio Assess Network) va tayanch (paketli) tarmog‘iga (EPS, Evolved Pasket Sore) bo‘linadi (5.3- rasm).



5