Организация связи в сетях LTE

Максимальное количество доступных ресурсных блоков зависит от выделенного системе диапазона частот, значение которого может доходить 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 МГц реально будет использоваться только 9 МГц, что соответствует 50 ресурсным блокам.

Несмотря на то, что используется схема мультиплексирования с передачей на одной несущей, при формировании такого сигнала для удобства, всё же, будем пользоваться понятием поднесущих. При формировании сигнала восходящих каналов комплексные модуляционные символы размещаются по доступным частотно-временным ресурсам (ЧВР), не занятым пилотными символами (рис. 20), где пилотные символы выделены тёмным цветом). Пилотные символы располагаются в середине слота, они используются на приемной стороне для оценки передаточной характеристики канала. После размещения данных по ЧВР генерируется SC-FDMA-сигнал с периодическим добавлением ЦП во временной области.

Выделяемый абоненту ресурс всегда кратен в частотной области полосе шириной 180 кГц, а во временной – интервалу длительностью 1 мс, что соответствует двум слотам радиосигнала или одному подкадру. Контроль за сигналами абонентов осуществляется БС таким образом, чтобы их сигналы не перекрывались по частоте или во времени. Изменяя номера используемых входов блока ОБПФ передатчика, АУ может передавать свой сигнал в нужной полосе (рис. 19).

Рис. 19. Частотное разделение сигналов различных абонентов

Рис. 20. Структура слота сигнала SC-FDMA

Сгенерированный SC-FDMA-сигнал обладает хорошими свойствами огибающей во временной области. Ввиду того, что в определенный момент времени идет передача только одного модуляционного символа, величина пик-фактора таких сигналов оказывается значительно меньше, чем в сигналах, сгенерированных по схеме OFDM, что позволяет упростить передающую аппаратуру АУ и снизить расход энергии аккумулятора.

В восходящем канале допустимая мощность излучения значительно ниже, чем в нисходящем. Поэтому первичным становится энергетическая эффективность метода передачи информации с целью увеличения зоны покрытия, снижения стоимости терминального устройства и потребляемой им мощности.

Каждому абоненту сети для передачи данных от базовой станции с помощью функции планирования на определенное время выделяется определенное число ресурсных блоков.

Расписание передается абонентам по служебным каналам в нисходящем радиоканале. Однако если при OFDMA один модуляционный символ (QPSK, 16- или 64-QAM) соответствует OFDM-символу на одной поднесущей (15 кГц, 66,7 мкс), то при SC-OFDMA ситуация иная. В частотном плане ширина модуляционного символа оказывается равной всей доступной полосе частот (он передается на всех поднесущих одновременно). При этом один SC-FDMA-символ содержит несколько модуляционных символов (в идеале столько же, сколько поднесущих), но в соответствующее число раз более коротких по сравнению с OFDMA, что полностью отвечает условиям теоремы Котельникова-Шеннона.

Сама процедура формирования SC-FDMA-сигнала отличается от схемы OFDMA. После канального кодирования, скремблирования и формирования модуляционных символов они группируются в блоки по М символов – субсимволов SC-FDMA (рис.21), где М – суммарное число поднесущих во всех РБ, выделенных в данный момент для работы вверх данному абоненту [4]. Очевидно, что непосредственно отнести их на поднесущие с шагом 15 кГц невозможно – требуется в N раз более высокая частота, где N – это число доступных для передачи поднесущих базовой станции. Поэтому, сформировав группы по М модуляционных символов (М < N), их подвергают М-точечному дискретному Фурье-преобразованию (ДПФ), и полученные отсчеты распределяют по выделенным для абонента М поднесущим (на остальные входы N-точечного Фурье-преобразователя подают нули). А уже затем с помощью стандартной процедуры обратного N-точечного Фурье-преобразования синтезируют сигнал, соответствующий независимой модуляции каждой поднесущей [2]. Для минимизации влияния на качество приема межсимвольной интерференции при передаче между символами после выполнения ОБПФ вставляют СР и генерируют выходной ВЧ-сигнал. В результате пик-фактор SC-FDMA-сигнала соответствует пик-фактору исходной последовательности. При приеме сигнала SC-FDMA над ним производят операции, обратные тем, что были при передаче, а в приемниках SC-FDMA после блока ОБПФ используют эквалайзеры.

В результате такого подхода передатчик и приемник OFDMA- и SC-FDMA-сигналов имеют схожую функциональную структуру (см. рис.15 и 21).

Рис. 21 Особенность формирования выходного сигнала в случае SC-FDMA