Teave

UMTS-i füüsilise kihi ja raadio liides

UMTS-i füüsilise kihi ja raadio liides

UMTS-i füüsiline kiht ja RF-liides erinevad täielikult GSM-i omast. See kasutab CDMA-d kui mitmekordse juurdepääsu skeemi ja modulatsiooni, mis põhineb faasinihete sisestamisel (PSK).

See erinev raadiosideliides ja füüsiline kiht tähendasid, et nii raadiovõrgu alamsüsteemis kui ka ilmselgelt mobiiltelefonide või UE jaoks oli vaja täiesti uusi seadmeid.

Uus raadiosagedusliides ja füüsiline kiht pakkusid palju eeliseid GSM-i omaga võrreldes, võimaldades suuremat andmesidekiirust ja üldist jõudluse paranemist.

UMTS füüsilise kihi signaali formaat

UMTS-i füüsilise kihi või raadioliidese üks peamisi elemente on vastuvõetud signaali formaat.

UMTS füüsiline kiht kasutab otsese järjestuse hajuspektri vormingut, et võimaldada mitmekordse juurdepääsu skeemi, mida nimetatakse Code Division Multiple Access, CDMA.

CDMA-d kasutades jagavad mitut kasutajat sama kanalit, kuid erinevatele kasutajatele määratakse erinevad koodid ja nii suudab süsteem eristada erinevaid kasutajaid.

CDMA signaal on 5MHz ja seda silmas pidades nimetatakse UMTS füüsilist kihti sageli kui Wideband CDMA, W-CDMA. Seda võrreldakse USA-s asuvate süsteemidega cdmaOne ja cdma2000, mis kasutavad 1,25 MHz ribalaiust.

UMTS raadiosignaali omadused

UMTS füüsilise kihi üks põhielement on edastatud signaali omaduste määratlemine. On vaja määratleda signaali üldine ribalaius ja kuju nii, et kõrvaliste kanalite ja kasutajate jaoks tekiks häireid miinimumini. Edastatud signaalidele rakendatav impulsi kujundamine on juure tõstetud koosinusfiltreerimine koos eemaldamisteguriga 0,22.

Nominaalne kandevahemik on 5 MHz ja kandja keskmised sagedused jagunevad tavaliselt 5-ga, kuid kandesagedust saab reguleerida 200 kHz kaupa. Vastavalt sellele on UMTS-kandjate kesksagedus näidatud täpsusega 200 kHz. Seda kohandust saab kasutada operaatorite jaoks nende olemasoleva spektri paindlikumaks kasutamiseks.

Signaali üks oluline omadus on viis, kuidas signaal levib mõlemal pool keskpiirkonda ja mõjutab teisi kanaleid. Kunagi pole võimalik täielikult isoleerida ega lõpmatult filtreerida ja seetõttu on määratletud spektraalmaskid, mis näitavad päkapikke, mis tuleb saavutada standardi järgimiseks.

UMTS-i füüsilise kihi signaali diagrammil on kujutatud külgneva kanali lekke suhe. See on signaalitaseme mõõt, mis ilmub külgnevatesse kanalitesse. ACLR1 on kanali tase signaalist üles või alla ja ACLR2 on kaks kanalit üles või alla.

Nõuded ei ole tugijaamade / sõlmpunktide jaoks üllatavalt rangemad kui telefonide või UE-de puhul.


ACLR nõuded UMTS raadiosignaalile
ACLR1ACLR2
UE / telefonitoru *33dB43dB
Tugijaam45dB50dB

* ACLR väärtused telefonidele, mille võimsusklassid on 21dBm ja 24dBm.

Sünkroonimine

WCDMA-süsteemi toimimiseks vajalik sünkroonimise tase antakse esmase sünkroonimiskanali (P-SCH) ja sekundaarse sünkroonimiskanali (S-SCH) kaudu. Neid kanaleid käsitletakse tavalistel kanalitel erinevalt ja seetõttu ei levita neid OVSF-ide ja PN-koodide abil. Selle asemel levitatakse neid sünkroonimiskoodide abil. Kasutatakse kahte tüüpi. Esimest nimetatakse primaarseks koodiks ja seda kasutatakse P-SCH-is ning teist nimetatakse sekundaarseks koodiks ja seda kasutatakse S-SCH-is.

Esmane kood on kõigi lahtrite jaoks sama ja see on 256 kiibijärjestus, mis edastatakse iga ajapilu esimese 256 kiibi ajal. See võimaldab UE-l sünkroniseerida ajapilu tugijaamaga.

Kui UE on saavutanud ajapilu sünkroniseerimise, teab ta ainult ajapilu algust ja lõppu, kuid ei tea teavet konkreetse ajapilu ega kaadri kohta. See saadakse sekundaarsete sünkroonimiskoodide abil.

Kokku on kuusteist erinevat sekundaarset sünkroonimiskoodi. Ajakava alguses saadetakse üks kood, see tähendab esimesed 256 kiipi. See koosneb 15 sünkroonimiskoodist ja seal on 64 erinevat skrambleerimiskoodi rühma. Vastuvõtmisel suudab UE kindlaks teha, enne millist sünkroonimiskoodi kogu kaader algab. Sel viisil suudab UE saavutada täieliku sünkroonimise.

S-SCH-i skrambleerimiskoodid võimaldavad UE-l ka tuvastada, millist skrambleerimiskoodi kasutatakse, ja seega saab ta tuvastada tugijaama. Kodeerimiskoodid on jagatud 64 koodirühma, millest igaühel on kaheksa koodi. See tähendab, et pärast kaadri sünkroonimise saavutamist on UE-l valida ainult üks kaheksast koodist ja seetõttu võib ta proovida CPICH-kanalit dekodeerida. Kui see on saavutatud, suudab ta lugeda BCH-teavet ja saavutada paremat ajastust ning jälgida P-CCPCH-d.

UMTS-i võimsuse juhtimine

Nagu iga CDMA-süsteemi puhul, on hädavajalik, et tugijaam võtab kõik UE-d vastu umbes samal võimsustasemel. Kui ei, on kaugemal asuvate UE-de tugevus madalam kui sõlmele B lähemal ja neid ei kuuleta. Seda efekti nimetatakse sageli lähedaseks efektiks. Selle ületamiseks juhib sõlm B neid jaamu lähemale, vähendama nende ülekantavat võimsust ja kaugemal olevaid oma. Nii võetakse kõik jaamad vastu umbes sama tugevusega.

Samuti on sõlmede B jaoks oluline tõhusalt kontrollida oma võimsustaset. Kuna erinevate sõlmede B poolt edastatud signaalid pole üksteise suhtes ortogonaalsed, on võimalik, et erinevatest signaalid segavad. Seetõttu hoitakse nende võimu ka teenindatavate UE-de nõutava miinimumini.

Võimsuse reguleerimise saavutamiseks kasutatakse kahte tehnikat: avatud ahel; ja suletud ahelaga.

Avatud ahela tehnikaid kasutatakse esmase juurdepääsu ajal enne, kui UE ja sõlme B vaheline side on täielikult loodud. See lihtsalt töötab, mõõtes vastuvõetud signaali tugevust ja hinnates seeläbi vajaliku saatja võimsust. Kuna saatmis- ja vastuvõtusagedused on erinevad, on teekadud mõlemas suunas erinevad ja seetõttu ei saa see meetod olla rohkem kui hea hinnang.

Kui UE on süsteemile juurde pääsenud ja ühenduses sõlmega B, kasutatakse suletud ahela tehnikat. Igas ajapilus mõõdetakse signaali tugevust. Selle tulemusel saadetakse võimsuse juhtimisbitt, milles nõutakse võimsuse suurendamist või vähendamist. See protsess viiakse läbi nii üles- kui ka allalingi kaudu. See, et võimsuse juhtimiseks on määratud ainult üks bitt, tähendab, et võimsus muutub pidevalt. Kui see on jõudnud umbes õigele tasemele, tõuseb see siis ühe taseme võrra üles ja alla. Praktikas muutuks mobiiltelefoni asukoht või tee muutuks muude liikumiste tagajärjel ja see põhjustaks signaali taseme liikumist, nii et pidev muutus pole probleem.

UMTS-i raadiosignaal ja liides erinevad oluliselt eelmise 2G GSM-süsteemi omast. Uus raadiosagedusliides pakkus aga paremat jõudlust andmete võimekuse ja toetatavate kasutajate arvu osas. Kuna selline 3G UMTS pakkus palju paremat raadiosagedust ja oli võimeline rahuldama kasvava arvu mobiilside kasutajate vajadusi.

Juhtmevaba ja juhtmega ühenduvuse teemad:
Mobiilside põhitõed: 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT juhtmeta telefonidNFC - lähiväljasideNetworking fundamentals
Naaske juhtmeta ja traadiga ühenduvuse juurde