Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,858

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Лелюк А.О. 1 Шмокин М.Н. 1
1 Пензенский государственный технологический университет
1. Варукина Л.А., Координация помех в сетях LTE//Радиочастотный спектр. – 2010.-№2. – С. 30-33.
2. Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В. Энциклопедия WiMax. Путь к 4G. – М.:Техносфера, 2009.- –465 с.
3. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE: технологии и архитектура. – М.: Эко-Трендз, 2010. – 284 с.

Современные сети мобильной связи основаны на трех основных технологиях, служащих увеличению пропускной способности каналов связи сетей WiMax и LTE: OFDM (ортогональное частотное разделение); MIMO (идеология «множественный вход, множественный выход»; SAE (эволюционная системная архитектура).

OFDM – информационный поток разбивается на несколько потоков данных, которые одновременно передаются на различных частотах, вписываясь при этом все в тот же стандартный диапазон.

Достоинства OFDM: снижение ортогональных помех; расширение полосы пропускания кратно используемым каналам в системе.

MIMO – позволяет уменьшить число ошибок при радиообмене данными (BER) без снижения скорости передачи в условиях множественных переотражений сигналов (городская застройка), за счет использования многоэлементных антенных устройств и методов разнесения задержки, пространственно-временного блочного кодирования (Space-Time Block Codes),пространственно-временного решетчатого кодирования (Space-Time Trellis Codes).

Достоинства MIMO: расширение зоны покрытия радиосигналами и сглаживание в ней мертвых зон; использование нескольких путей распространения сигнала, для повышения надежности по трассам с замираниями и переотражениями; увеличение пропускной способности линий связи за счет формирования физически различных каналов (разделенных пространственно, с помощью ортогональных кодов, частот, поляризационных мод).

Концепция SAE направлена на обеспечение непрерывного обслуживания мобильного абонента при его перемещении между сетями беспроводного доступа, которые могут не соответствовать стандартам 3GPP (GSM,UMTS,WCDMA и т.д.)[1]. Системная архитектура SAE позволяет значительно уменьшить задержки передачи данных, что особенно критично для VoIP или онлайновых процессов передачи видеоинформации.

Технологии WiMax и LTE основаны на интерфейсе MIMO-OFDM. Однако некоторые технологические решения LTE дают ей ряд преимуществ.

В таблице представлен сравнительный анализ технологий – WiMax и LTE .

Сравнение технологий WiMax и LTE

Характеристика

WiMax

LTE

Преимущества

Многостанционный доступ

OFDMA на канале «вверх» и «вниз»

OFDMA на канале «вниз» и SC-FDMA «вверх»

Снижение пик-фактора, упрощение терминала

Организация канальных ресурсов

Параллельные поднесущие

Поднесущие с учетом коррелированности

Повышение спектральной эффективности

Диспетчеризация частотных ресурсов

Рандоминзированная

Селективная

Преимущество по энергозатратам

Задержка обработки пакетов

30 мс

10 мс

Снижение задержки за счет упрощения архитектуры

Адаптация к характеристикам канала

Низкая точность (2-3) Дб

Высокая точность (1-2) Дб

Повышение спектральной эффективности

Управление мощностью

Классический алгоритм

Частичное управление мощностью

Изменение пропускной способностью в зависимости от положения объекта

Средняя пропускная способность соты

на линии вниз составляет 5,0 Мб/с на линии вверх – 1,5 Мб/с.

на линии вниз составляет 11,8 Мб/с на линии вверх – 4,8 Мб/с.

Пропускная способность соты LTE выше, чем WiMAX

Пиковая пропускная способность соты

на линии вниз составляет 13,0 Мб/с на линии вверх – 5,0 Мб/с.

на линии вниз составляет 60,0 Мб/с на линии вверх – 20,0 Мб/с.

Рассмотрим некоторые особенности технологических решений LTE:

Для передачи сигнала с большим пик-фактором отказались от технологии OFDM, т.к. требуется высоко линейный и дорогостоящий усилитель. Используют технологию SC-FDMA – мультиплексирование на одной поднесущей [2].

При использовании MIMO в технологии WiMax ресурсы выделяются пользователям слотами, формируемыми из поднесущих и символов OFDM; при этом применяется метод расстановки поднесущих PUSC. В пределах одного ресурсного блока (180 кГц) поднесущие коррелированы, что позволяет сократить количество поднесущих. Доля поднесущих в LTE в 1,5 раза меньше, чем в WiMax.

В сетях LTE для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей формируются индикаторы качества канала. Пользователям выделяются ресурсные блоки с наивысшим качеством (отношение сигнал/шум). В WiMax поднесущие распределены по всему спектру канала [3].

Благодаря упрощенной архитектуре (отсутствие контроллера базовых станций) сократилось время на обработку пакетов до 10 мс, против 30 мс в WiMax [3].

Используются несколько десятков схем модуляции и кодирования. Выбирается та, которая в данных условиях распространения радиоволн обеспечивает максимальную пропускную способность. Точность настройки на канал в зависимости от отношения сигнал/шум составляет 1-2 Дб. В WiMax число схем в несколько раз меньше, точность настройки более грубая – 2-3 Дб.

Используется модифицированный алгоритм частичного управления мощностью. Пороговое отношение сигнал/шум меняется для пользователей в зависимости от их положения. Вблизи базовой станции абонентский терминал работает с более высоким отношением сигнал/шум, с более высокой скоростью кодирования и кратностью модуляции, следовательно, с более высокой спектральной эффективностью. В WiMax мощность излучения устанавливается с отношением сигнал/шум, равным некоторому пороговому значению.

Рассмотренные методы обработки сигнала позволили стандарту LTE достичь высокой пропускной способности сети (таблица 1). Такие скорости близки к скоростям кабельного доступа (технология ADSL) и позволяют реализовать полноценную передачу мультимедийной информации.

Вывод. Задача локализации источников радиоизлучений в сетях мобильной связи и выбор соответствующего метода является достаточно сложной, так как необходимо учитывать множество факторов. Это связано с различной структурой сетей, использованием в них отличающихся способов передачи сообщений, а также множество специальных характеристик системы: количество излучаемых антенн; наличие мультиплексирования и многолучевости; спектральные характеристики сигналов.


Библиографическая ссылка

Лелюк А.О., Шмокин М.Н. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-2. – С. 90-91;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33975 (дата обращения: 23.06.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252