Информация

UMTS физически слой и радио интерфейс

UMTS физически слой и радио интерфейс

UMTS физическият слой и RF интерфейсът са напълно различни от тези на GSM. Той използва CDMA като схема за множествен достъп и модулация, базирана на фазово манипулиране, PSK.

Този различен RF интерфейс и физически слой означават, че се изисква напълно ново оборудване както в подсистемата на радио мрежата, така и очевидно за мобилните телефони или UE.

Новият RF интерфейс и физическия слой предоставят много предимства пред използвания за GSM, позволявайки по-високи скорости на данни и общо подобрение в производителността.

Формат на сигнала на физическия слой на UMTS

Един от основните елементи на UMTS физическия слой или радиоинтерфейса е приетият формат на сигнала.

Физическият слой на UMTS използва формата на разпръснатия спектър с директна последователност, за да позволи използването на схема за множествен достъп, наречена Code Division Multiple Access, CDMA.

Използвайки CDMA, много потребители споделят един и същ канал, но на различните потребители се присвояват различни кодове и по този начин системата може да прави разлика между различните потребители.

Сигналът CDMA е 5MHz и с оглед на това физическият слой на UMTS често се нарича Wideband CDMA, W-CDMA. Това се сравнява с базираните в САЩ системи cdmaOne и cdma2000, които използват честотна лента 1,25 MHz.

Характеристики на UMTS RF сигнал

Един ключов елемент на физическия слой на UMTS е дефиницията на характеристиките на предавания сигнал. Необходимо е да се определи общата честотна лента и форма на сигнала, така че смущенията да бъдат сведени до минимум за съседните канали и потребители. Оформянето на импулса, приложено към предадените сигнали, е косинусово филтриране с повдигнат корен с коефициент на отклонение 0,22.

Номиналното разстояние на носителя е 5MHz и централните честоти на носителя обикновено се делят на 5, но носещата честота може да се регулира на стъпки от 200kHz. Съответно централната честота на носителите на UMTS са посочени с точност от 200kHz. Тази корекция може да се използва, за да осигури на операторите по-гъвкаво използване на техния наличен спектър.

Важна характеристика на сигнала е начинът, по който сигналът се разпространява от двете страни на централната зона и засяга други канали. Никога не е възможно да има пълна изолация или безкрайно филтриране и поради това са дефинирани спектрални маски, показващи елфи, които трябва да бъдат постигнати за спазване на стандарта.

На диаграмата на сигнала на физическия слой на UMTS е показан коефициентът на изтичане на съседен канал. Това е мярка за нивото на сигнала, което се появява в съседните канали. ACLR1 е нивото в канала едно нагоре или надолу от сигнала и ACLR2 е два канала нагоре или надолу.

Изискванията не са изненадващо по-строги за базовите станции / NodeBs, отколкото за слушалките или UE.


ACLR изисквания за UMTS RF сигнал
ACLR1ACLR2
UE / слушалка *33dB43dB
Основна станция45dB50dB

* ACLR стойности за слушалки с класове на мощност 21dBm и 24dBm.

Синхронизация

Нивото на синхронизация, необходимо за функционирането на системата WCDMA, се осигурява от първичния канал за синхронизация (P-SCH) и от вторичния канал за синхронизация (S-SCH). Тези канали се третират по различен начин от нормалните канали и в резултат на това те не се разпространяват с помощта на OVSF и PN кодове. Вместо това те се разпространяват с помощта на кодове за синхронизация. Има два типа, които се използват. Първият се нарича първичен код и се използва на P-SCH, а вторият се нарича вторичен код и се използва на S-SCH.

Първичният код е един и същ за всички клетки и представлява последователност от 256 чипа, която се предава по време на първите 256 чипа от всеки времеви слот. Това позволява на UE да се синхронизира с базовата станция за времевия интервал.

След като UE получи синхронизация на времевия интервал, той знае само началото и спирането на времевия интервал, но не знае информация за конкретния времеви интервал или рамката. Това се получава с помощта на вторичните кодове за синхронизация.

Има общо шестнадесет различни кода за вторична синхронизация. Един код се изпраща в началото на времевия интервал, т.е. първите 256 чипа. Състои се от 15 кода за синхронизация и има 64 различни групи кодове за кодиране. Когато бъде получено, UE може да определи преди кой код за синхронизация започва общата рамка. По този начин UE може да получи пълна синхронизация.

Кодовете за кодиране в S-SCH също позволяват на UE да идентифицира кой код за кодиране се използва и следователно може да идентифицира базовата станция. Кодовете за кодиране са разделени на 64 кодови групи, всяка от които има осем кода. Това означава, че след постигане на синхронизация на кадрите, UE има избор само на един от осем кода и следователно може да се опита да декодира CPICH канала. След като постигне това, той е в състояние да прочете информацията за BCH и да постигне по-добро време и е в състояние да наблюдава P-CCPCH.

UMTS контрол на мощността

Както при всяка CDMA система, от съществено значение е базовата станция да приема всички UE на приблизително едно и също ниво на мощност. Ако не, UE, които са по-далеч, ще бъдат с по-ниска сила от тези, които са по-близо до възела B, и те няма да бъдат чути. Този ефект често се нарича близък ефект. За да преодолее това, възелът B инструктира тези станции по-близо, да намалят тяхната предавана мощност, а тези, които са по-далеч, да увеличат своите. По този начин всички станции ще бъдат приети с приблизително еднаква сила.

Също така е важно възелът B да контролира ефективно своите нива на мощност. Тъй като сигналите, предавани от различните възли B, не са ортогонални един на друг, възможно е сигналите от различни да пречат. Съответно тяхната мощност също е сведена до минимума, изискван от обслужваните UE.

За постигане на контрол на мощността се използват две техники: отворен контур; и затворен контур.

Техниките с отворен цикъл се използват по време на първоначалния достъп, преди комуникацията между UE и възел B да бъде напълно установена. Той просто работи, като измерва силата на приетия сигнал и по този начин изчислява необходимата мощност на предавателя. Тъй като честотите на предаване и приемане са различни, загубите на траекторията в двете посоки ще бъдат различни и следователно този метод не може да бъде повече от добра оценка.

След като UE има достъп до системата и е в комуникация с възел B, се използват техники със затворен цикъл. Измерва се силата на сигнала във всеки времеви интервал. В резултат на това се изпраща бит за управление на мощността с искане за увеличаване или намаляване на мощността. Този процес се предприема както на връзките нагоре, така и надолу. Фактът, че само един бит е назначен за управление на мощността, означава, че мощността ще се променя непрекъснато. След като достигне приблизително правилното ниво, ще се засили нагоре и след това с едно ниво. На практика позицията на мобилния телефон би се променила или траекторията ще се промени в резултат на други движения и това ще доведе до движение на нивото на сигнала, така че постоянната промяна не е проблем.

UMTS RF сигналът и интерфейсът са много различни от тези на предишната 2G GSM система. Новият RF интерфейс обаче осигурява подобрено ниво на производителност по отношение на възможностите за данни и броя на потребителите, които могат да бъдат поддържани. Като такъв 3G UMTS осигурява много по-добро ниво на RF ефективност и е по-способен да отговори на нуждите на нарастващия брой потребители на мобилни комуникации.

Теми за безжична и кабелна свързаност:
Основи на мобилните комуникации 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT безжични телефони NFC - комуникация в близко поле Основи на мрежата Какво е CloudEthernetСерийни данниUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Върнете се към безжична и кабелна свързаност


Гледай видеото: 3G4G Training - Radio interfaces u0026 Protocols - UMTS Key technologies (Януари 2022).