Гельгор А.Л. Технология LTE мобильной передачи данных (2011) (1151873), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При этом защитный интервал в частотнойобласти между сигналами разных абонентов может быть опущен. Каки в системах с OFDM, во временной области периодически добавляется ЦП, но такая процедура проводится над блоком элементарных105символов. Введение такого ЦП позволяет избежать МСИ междуSC-FDMA символами или между блоками элементарных символов.БитыРазмещение поподнесущимFFT...МодуляторIFFTЧастотный диапазон системыБитыДемодуляторIFFTЭквалайзерFFTДобавление ЦПfУдаление ЦПРис.
2.12. Передача данных с использованием технологии SC-FDMAПередаваемый сигнал занимает некоторую область частот, выделенную данному абоненту, как это показано на рис. 2.12. Перераспределение частотного ресурса между абонентами может осуществлятьсяпри переходе к новому подкадру сигнала, каждый из которых имеетдлительность 1 мс. Например, в какой-либо момент времени частотный ресурс, выделяемый абоненту, может быть удвоен, соответственно, удваивается и скорость передачи данных.
Передаваемый сигналбудет занимать большую полосу частот, а длительность элементарного символа во временной области сократится (рис. 2.13).106Пилотные символыSC-FDMA-символSC-FDMA-символДиапазон частот,занимаемый сигналомУдвоение скоростипередачи данныхПодкадр (1 мс)Рис. 2.13. К структуре сигналов с SC-FDMAРаспределение частотного ресурса между абонентами осуществляется ресурсными блоками, каждому из которых соответствует полоса частот 180 кГц в частотной области, что при разносе между соседними поднесущими частотами в 15 кГц соответствует 12 поднесущим, и временной интервал 0,5 мс во временной области (1 слот). Врежиме работы с нормальным циклическим префиксом ресурсныйблок содержит 7 SC-FDMA-символов, а в режиме работы с расширенным циклическим префиксом – 6 SC-FDMA-символов.Максимальное количество доступных ресурсных блоков зависитот выделенного системе диапазона частот, значение которого можетдоходить до 20 МГц, однако на краях выделенного диапазона предусмотрены защитные интервалы, которые не используются для передачи информации.
Так, при выделении системе LTE полосы в 10 МГцреально будет использоваться только 9 МГц, что соответствует 50 ресурсным блокам.Несмотря на то, что используется схема мультиплексирования спередачей на одной несущей, при формировании такого сигнала дляудобства, всё же, будем пользоваться понятием поднесущих. Приформировании сигнала восходящих каналов комплексные модуляционные символы размещаются по доступным частотно-временным ресурсам (ЧВР), не занятым пилотными символами (рис. 2.14, где пи107лотные символы выделены тёмным цветом).
Пилотные символы располагаются в середине слота, они используются на приемной сторонедля оценки передаточной характеристики канала. После размещенияданных по ЧВР генерируется SC-FDMA-сигнал с периодическим добавлением ЦП во временной области.ЧВРРесурсный блок12·NподнесущихПилотный символГенерация вовременнойобластиМодуляционныесимволыСлот(0,5 мс)...1 2 3 4 5 6 7(SC-FDMA символы)Рис. 2.14.
Структура слота сигнала SC-FDMAВыделяемый абоненту ресурс всегда кратен в частотной областиполосе шириной 180 кГц, а во временной — интервалу длительно108стью 1 мс, что соответствует двум слотам радиосигнала или одномуподкадру. Контроль за сигналами абонентов осуществляется БС таким образом, чтобы их сигналы не перекрывались по частоте или вовремени. Изменяя номера используемых входов блока ОБПФ передатчика, ПТ может передавать свой сигнал в нужной полосе(рис. 2.15).Абонент 1IFFTДанныеFFTfПриемник БСАбонент 2ДанныеfFFTIFFTfРис.
2.15. Частотное разнесение сигналов различных абонентовСгенерированный SC-FDMA-сигнал обладает хорошими свойствами огибающей во временной области. Ввиду того, что в определенный момент времени идет передача только одного модуляционногосимвола, величина пик-фактора таких сигналов оказывается значительно меньше, чем в сигналах, сгенерированных по схеме OFDM,что позволяет упростить передающую аппаратуру ПТ и снизить расход энергии аккумулятора.2.2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ВОСХОДЯЩИЕ КАНАЛЫВ данном разделе рассмотрим более подробно процедуры формирования сигналов восходящих физических каналов. Для удобства109описания таких процедур введем следующие обозначения, заимствованные из спецификаций:N scRB — количество поднесущих в одном ресурсном блоке;UL— количество доступных ресурсных блоков в восходящемN RBнаправлении;UL— количество SC-FDMA-символов в одном ресурсном блоN symbке в восходящем направлении;ЧВР (k, l) — элементарный частотно временной ресурс (ячейкачастотно-временной матрицы), расположенный на пересечении k-йподнесущей и l-го SC-FDMA-символа;ak ,l — передаваемый модуляционный символ, помещаемый вЧВР (k, l).Под (физическим) ресурсным блоком (PRB, Physical ResourceULBlok) будем понимать совокупность ЧВР из N scRB поднесущих и N symbSC-FDMA-символов.
Значения этих величин приведены в табл. 2.5.Таблица 2.5Возможные значения ресурсного блокаРежимN scRBULN symbНормальный ЦПРасширенный ЦП121276В общем случае доступный для восходящих каналов системыLTE частотный диапазон определяется количеством доступных реULсурсных блоков N RB. Эта величина может лежать в интервалеUL6 ≤ N RB≤ 110 .Так, минимальный диапазон частот, доступный для восходящих каналов системы LTE с учетом защитных интервалов, имеет значение1,1 МГц, максимальный — 20 МГц.nPRB — количество физических ресурсных блоков.nVRB — количество виртуальных ресурсных блоков.110Перечислим физические восходящие каналы, основные этапыформирования которых рассмотрены ниже.• Физический восходящий совместный канал PUSCH, используемый для передачи данных транспортного восходящего совместногоканала UL-SCH.• Физический канал случайного доступа PRACH, используемыйдля передачи транспортного канала случайного доступа RACH.• Физический восходящий управляющий канал PUCCH, которыйиспользуется физическим уровнем для передачи только управляющихкоманд.RACHUL-SCHMACL1 ( PHY)PUCCHPRACHPUSCHРис.
2.16. Отображение транспортных восходящих каналовна физические каналыОтображение восходящих транспортных каналов на физическиеканалы приведено на рис. 2.16 (полная структура взаимного отображения каналов в восходящем направлении представлена на рис. 1.9).2.2.1. ФИЗИЧЕСКИЙ ВОСХОДЯЩИЙ СОВМЕСТНЫЙ КАНАЛПри формировании сигналов восходящих физических каналоввыполняются (однотипно для всех каналов, в том числе, нисходящих)следующие процедуры: скремблирование, в основе которого лежит сложение (по модулю два) бит кодового блока со скремблирующим кодом; модуляция — формирование комплексных модуляционныхсимволов двоичной (ФМ-2) или квадратурной (КФМ) фазовой мани111пуляции, а также многоуровневой (КАМ-16, КАМ-64) квадратурнойамплитудной манипуляцией; предварительное кодирование: последовательность модуляционных символов разбивается на некоторое число подпоследовательностей, каждая из которых будет размещена в одном SC-FDMAсимволе; размещение данных по ЧВР с предварительным масштабированием модуляционных символов.
Правила размещения по ЧВР достаточно громоздки, обычно содержат 3–4 параметра; генерация SC-FDMA сигнала.Упрощенная структурная схема формирования сигнала каналаPUSCH представлена на рис. 2.17.Рассмотрим перечисленные этапы формирования сигнала болееподробно.ДанныеСкремблированиеМодуляцияПредварительноекодированиеРазмещение поЧВРГенерация SC-FDMAсигналаРис.
2.17. Упрощенная структурная схема формирования сигналаканала PUSCHПусть по каналу PUSCH необходимо передать битыb(0), b(1), ..., b( M bit − 1) ,где M bit — количество бит, передаваемых по каналу PUSCH в одномподкадре радиосигнала. В результате скремблирования получаетсябитовая последовательностьb (0), b (1), ..., b ( M − 1)bitтакого же размера, вычисляемая согласно алгоритму, приведенномуниже.i = 0;112нц пока (i < Mbit)если ( b(i ) = x ) % Если i-й бит является служебнымb (i ) = 1 ;иначе если b(i ) = y % Если i-й бит — бит повторенияb (=i ) b (i − 1)иначе % Биты данных (биты кодового блока) (i ) ( b(i ) + c(i ) ) mod 2 ;b=всеi = i + 1;кцСкремблирующий код c(n), n = 0, 1, …, MPN – 1 (здесь можно полагать, что MPN = Mbit) вычисляется в результате поэлементного суммирования по модулю 2 двух m-последовательностей x1 и x2:(2.19)c(n) = ( x1 (n + 1600) + x2 (n + 1600) ) mod 2 ,которые вычисляются рекуррентно при задании инициализирующихэлементов.Инициализирующие элементы последовательности x1 имеют значенияx1 =(0) 1, x1 (=n) 0,=n 1, 2, ..., 30 ;последующие элементы вычисляются рекурсией:x1 (n + 31)= ( x1 (n + 3) + x1 (n) ) mod 2 , n = 0, 1, …, MPN – 32.(2.20а)Так, последовательность элементов с x1(31) по x1(61), очевидно, имеетследующий вид:1000000000000000000000000000100Инициализирующие элементы последовательности x2 определяются в виде коэффициентов двоичного представления целого числаcinit:30cinit = ∑ x2 (i )2i ,i =0а последующая рекурсия имеет вид113x2 (n + 31) =( x2 (n + 3) + x2 (n + 2) + x2 (n + 1) + x2 (n) ) mod 2 .(2.20б)Само значение числа cinit спецификацией однозначно не определе-но; оно задаётся конкретным применением скремблирующих последовательностей в различных физических каналах.Для канала PUSCHcell,cinit =nRNTI 214 + ns / 2 29 + N ID(2.21)cellидентифицирует соту на физическом уровне, nRNTI — врегде N IDменный идентификатор радиосети, ns — номер слота в кадре (ns = 0, 1,…, 19).Скремблированная битовая последовательностьb (0), b (1), ..., b ( M − 1)bitдалее подвергается процедуре модуляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
