Многоантенная передача информации
Гибкость использования радиоспектра
В зависимости от законодательных норм,действующих в том или ином географиче-ском регионе,для организации мобильной связи радиоспектр выделяется в разных диапа-зонах частот парными или непарными полосами разной ширины.Одной из основных ха-рактеристик радиоинтерфейсаLTE,позволяющей задействовать его в разных ситуациях с радиочастотным обеспечением,является гибкость использования радиоспектра.
Наряду с возможностью работать в разных диапазонах частот системаLTEспособна использовать частотные полосы разной ширины:от1,25 (подходит,например,для начала перехода с системCDMA 2000 1xEV- DO)до приблизительно20МГц.Кроме того,систе-маLTEспособна функционировать в парных и непарных частотных полосах,поддержи-вая частотный(FDD)и временной(TDD)виды дуплекса соответственно.
Что касается терминальных устройств,то при использовании парных полос частот,устройство можно задействовать в полудуплексном или дуплексном режиме.Первый ре-жим,в котором терминал передает и принимает данные на разных частотах и в разное время,привлекателен тем,что позволяет значительно понизить требования к характери-стикам дуплексного фильтра.Это,в свою очередь,способствует уменьшению стоимости терминальных устройств.Кроме того,появляется возможность задействовать парные час-тотные полосы с небольшим дуплексным разносом.Таким образом, LTE-решение можно реализовать почти при любом распределении спектра частот.
Единственная проблема при разработке технологии радиодоступа,в которой преду-смотрено гибкое использование радиоспектра, —обеспечение совместимости устройств связи.С этой целью в технологииLTEв случае применения частотных полос разной ши-рины и разных режимов дуплекса(FDDилиTDD)реализована идентичная структура кад-ра.
Использование многоантенной передачи информации в системах мобильной связи улучшает технические характеристики последних и расширяет их возможности в плане обслуживания абонентов.В технологииLTEпредусмотрены два метода многоантенной передачи:разнесенная(transmit diversity)и многопоточная(с предварительным кодирова-нием),частным случаем которой является формирование узкого радиолуча.
Посмотрев на представленные на рис. 1графики замирания сигналов двух пользова-телей,можно оценить уровень сигнала,принимаемого одним пользователем от двух пере-дающих антенн.Таким образом,разнесенную передачу следует рассматривать как способ выравнивания уровня сигнала,идущего с двух антенн,ведь при этом устраняются глубо-кие провалы в уровне сигналов,принимаемых от каждой из антенн в отдельности.
В LTE разнесенная передача основана на методе пространственно-частотного блочно-го кодирования(SFBC),дополненного разнесением по времени со сдвигом частоты(FSTD) при использовании четырех антенн. Разнесенная передача применяется в основ-ном на общих нисходящих каналах,в которых нельзя использовать функцию диспетчери-зации в зависимости от состояния канала связи(channel-dependent scheduling).Однако разнесенную передачу можно задействовать для пересылки пользовательских данных—например,трафикаVoIP.Относительно низкая интенсивность такого трафика не оправ-дывает дополнительных накладных расходов,связанных с вышеупомянутой функцией диспетчеризации.В общем и целом разнесенная передача повышает емкость сети и ради-ус сот.
При многопоточной передаче для одновременной пересылки нескольких потоков данных по одному и тому же радиоканалу используют несколько передающих и прием-ных антенн(на базовой станции сети и в терминальном устройстве соответственно).Это значительно повышает максимальную скорость передачи данных.Например,при уста-новке четырех антенн на базовой станции и такого же числа антенн в терминальном уст-ройстве(на приемной стороне)можно одновременно пересылать до четырех потоков дан-ных по одному и тому же радиоканалу,фактически увеличивая его пропускную способ-ность в четыре раза.
В сетях с небольшой рабочей нагрузкой или маленькими сотами многопоточная пере-дача позволяет добиваться очень высокой пропускной способности радиоканалов и эф-фективнее использовать радиоресурсы.В случае же с большими сотами и весьма интен-сивной нагрузкой качество канала не дает возможности использовать многопоточную пе-редачу.Тогда с целью повышения качества сигнала несколько передающих антенн целе-
сообразнее задействовать для формирования узкого луча при передаче одного потока дан-ных.
Подводя итог вышесказанному,можно заключить,что для достижения хорошего ка-чества работы сети при разных условиях эксплуатации в технологииLTEреализована адаптивная многопоточная передача,при которой число одновременно пересылаемых по-токов данных может постоянно регулироваться в соответствии с переменчивым состояни-ем канала связи.Если состояние канала очень хорошее,можно одновременно пересылать до четырех потоков данных,достигая тем самым скорости их передачи до300Мбит/с при ширине занимаемой полосы частот20МГц.
При не столь благоприятном состоянии канала передается меньшее число потоков.В этой ситуации антенны частично используются для формирования узкой диаграммы на-правленности,что повышает общее качество приема и,как следствие,увеличивает пропу-скную способность системы и расширяет зону обслуживания.Для обеспечения обширной зоны радиопокрытия или высокой скорости передачи данных на границе сот можно пере-давать один поток данных в узком луче или задействовать разнесенную передачу на об-щих каналах.