מֵידָע

UMTS שכבה פיזית וממשק רדיו

UMTS שכבה פיזית וממשק רדיו

שכבת ה- UMTS הפיזית וממשק ה- RF שונים לחלוטין מזה של ה- GSM. היא משתמשת ב- CDMA כמערכת הגישה המרובה ואפנון המבוסס על מפתחות משמרת פאזה, PSK.

ממשק RF שונה ורובד פיזי זה הביא לכך שנדרש ציוד חדש לחלוטין בתת-מערכת רשת הרדיו וכמובן שמכשירי הנייד או UE.

ממשק ה- RF החדש והשכבה הפיזית סיפקו יתרונות רבים על פני השימוש ב- GSM, מה שמאפשר מהירויות נתונים גבוהות יותר ושיפור כללי בביצועים.

פורמט אות שכבה פיזית של UMTS

אחד המרכיבים העיקריים בשכבה הפיזית UMTS או ממשק הרדיו הוא פורמט האות שאומץ.

השכבה הפיזית של UMTS משתמשת בפורמט ספקטרום התפשטות רצף ישיר כדי לאפשר שימוש בתכנית גישה מרובה הנקראת Code Division Multiple Access, CDMA.

באמצעות CDMA משתמשים מרובים חולקים את אותו הערוץ, אך למשתמשים שונים מוקצים קודים שונים, ובדרך זו המערכת מסוגלת להבחין בין המשתמשים השונים.

אות ה- CDMA הוא 5 מגה-הרץ ולאור זאת, שכבת ה- UMTS הפיזית מכונה לעיתים קרובות רוחב-CDMA, W-CDMA. זאת בהשוואה למערכות cdmaOne ו- cdma2000 מבוססות ארה"ב המשתמשות ברוחב פס של 1.25 מגה הרץ.

מאפייני אות RF של UMTS

מרכיב מרכזי אחד בשכבה הפיזית של UMTS הוא הגדרת מאפייני האות המשודר. יש להגדיר את רוחב הפס והצורה הכלליים, כך שההפרעות ממוזערות עבור הערוצים והמשתמשים הסמוכים. עיצוב הדופק המופעל על האותות המשודרים הוא סינון קוסינוס מורם עם שורש של 0.22.

מרווח הספק הנומינלי הוא 5 מגה-הרץ, ותדרי מרכז הספק מתחלקים בדרך כלל ב -5, אך ניתן לכוונן את תדר הספק במרווחים של 200 קילו-הרץ. בהתאם לכך תדר המרכזי של מובילי UMTS מצוין בדיוק של 200 קילוהרץ. ניתן להשתמש בהתאמה זו כדי לספק למפעילים שימוש גמיש יותר בספקטרום הזמין שלהם.

מאפיין חשוב אחד של האות הוא אופן התפשטות האות משני צידי האזור המרכזי, ומשפיע על ערוצים אחרים. לעולם לא ניתן לבצע בידוד מוחלט או סינון אינסופי ולכן מוגדרות מסכות ספקטרליות המציגות שדונים שיש להשיג לצורך עמידה בתקן.

בתרשים של אות השכבה הפיזית של UMTS מוצג יחס הדליפה של הערוץ הסמוך. זהו מדד לרמת האות המופיעה בערוצים הסמוכים. ACLR1 היא הרמה בערוץ אחת למעלה או למטה מהאות, ו- ACLR2 הוא שני ערוצים למעלה או למטה.

הדרישות אינן מחמירות באופן מפתיע לתחנות בסיס / NodeB מאשר למכשירים או UE.


דרישות ACLR לאות UMTS RF
ACLR1ACLR2
UE / מכשיר טלפון *33dB43dB
תחנת בסיס45dB50dB

* ערכי ACLR למכשירים עם שיעורי הספק של 21dBm ו- 24dBm.

סִנכְּרוּן

רמת הסנכרון הנדרשת להפעלת מערכת WCDMA מסופקת מערוץ הסינכרון הראשי (P-SCH) ומערוץ הסינכרון המשני (S-SCH). ערוצים אלה מטופלים בצורה שונה מהערוצים הרגילים וכתוצאה מכך הם אינם מופצים באמצעות OVSFs וקודי PN. במקום זאת הם מורחים באמצעות קודי סינכרון. ישנם שני סוגים המשמשים. הראשון נקרא הקוד הראשוני ומשמש ב- P-SCH, והשני נקרא קוד משני ומשמש ב- S-SCH.

הקוד הראשוני זהה לכל התאים והוא רצף של שבב 256 המועבר במהלך 256 השבבים הראשונים של כל משבצת זמן. זה מאפשר ל- UE לסנכרן עם תחנת הבסיס למשך הזמן.

ברגע שה- UE זכה לסנכרון משבצות זמן הוא יודע רק את ההתחלה והפסקה של משבצת הזמן, אך הוא אינו יודע מידע על משבצת הזמן המסוימת, או על המסגרת. זה מושג באמצעות קודי הסינכרון המשניים.

יש בסך הכל שש-עשרה קודי סינכרון משניים שונים. קוד אחד נשלח בתחילת משבצת הזמן, כלומר 256 השבבים הראשונים. הוא מורכב מ -15 קודי סנכרון ויש 64 קבוצות קוד מקושקשות שונות. לאחר קבלתו, UE מסוגל לקבוע לפני איזה קוד סנכרון המסגרת הכוללת מתחילה. באופן זה UE מסוגל להשיג סנכרון מלא.

קודי הטרוף ב- S-SCH מאפשרים גם ל- UE לזהות באיזה קוד שרטוט משתמשים ולכן הוא יכול לזהות את תחנת הבסיס. הקודים לטרוף מחולקים ל -64 קבוצות קוד, שלכל אחת שמונה קודים. משמעות הדבר היא כי לאחר השגת סנכרון המסגרות, ל- UE יש רק אפשרות לבחור אחד מכל שמונה קודים ולכן הוא יכול לנסות לפענח את ערוץ ה- CPICH. ברגע שהיא השיגה זאת היא מסוגלת לקרוא את מידע ה- BCH ולהשיג תזמון טוב יותר והיא מסוגלת לפקח על ה- P-CCPCH.

בקרת כוח UMTS

כמו בכל מערכת CDMA, חיוני שתחנת הבסיס תקבל את כל ה- UE בערך באותה רמת הספק. אם לא, UEs שנמצאים רחוק יותר יהיו בעלי כוח נמוך יותר מאלו הקרובים יותר לצומת B והם לא יישמעו. השפעה זו מכונה לעיתים קרובות האפקט הקרוב-רחוק. כדי להתגבר על כך צומת B מורה לאותן תחנות להתקרב, להפחית את הכוח המשודר שלהן, ואלו המרוחקות להגדיל את שלהן. באופן זה כל התחנות יתקבלו באותו חוזק בערך.

חשוב גם לצמתים B לשלוט ביעילות על רמות ההספק שלהם. מכיוון שהאותות המועברים על ידי הצומת Bs השונים אינם אורתוגונליים זה לזה יתכן כי אותות מאלה שונים יפריעו. בהתאם לכך כוחם נשמר גם למינימום הנדרש על ידי UE המוגשים.

כדי להשיג את בקרת הכוח ישנן שתי טכניקות המשמשות: לולאה פתוחה; ולולאה סגורה.

נעשה שימוש בטכניקות לולאה פתוחה במהלך הגישה הראשונית לפני שהתקשרה בין ה- UE לצומת B הושגה במלואה. זה פשוט פועל על ידי ביצוע מדידה של עוצמת האות שהתקבלה ובכך מעריכה את כוח המשדר הנדרש. מכיוון שתדרי השידור והקבלה שונים, הפסדי הנתיב בשני הכיוונים יהיו שונים ולכן שיטה זו לא יכולה להיות יותר מאומדן טוב.

לאחר שה- UE ניגש למערכת ומתקשר עם הצומת B, משתמשים בטכניקות לולאה סגורה. מדידת עוצמת האות נלקחת בכל משבצת זמן. כתוצאה מכך נשלח סיבית בקרת הספק המבקשת להגביר את הכוח או למטה. תהליך זה מתבצע על גבי קישורים למעלה ומטה. העובדה שרק ביט אחד מוקצה לבקרת כוח פירושה שהכוח ישתנה ללא הרף. ברגע שהוא הגיע בערך לרמה הנכונה, הוא יעלה ויורד ברמה אחת. בפועל המיקום של הנייד ישתנה, או שהדרך תשתנה כתוצאה מתנועות אחרות וזה יגרום לרמת האות לנוע, כך שהשינוי המתמשך אינו מהווה בעיה.

אות ה- UMTS RF וממשק שונים מאוד מזה של מערכת ה- GSM הקודמת של 2G. עם זאת, ממשק ה- RF החדש סיפק רמת ביצועים משופרת מבחינת יכולת הנתונים ומספר המשתמשים שניתן לתמוך בהם. ככזה UMTS 3G סיפק ביצועי RF טובים בהרבה והיה מסוגל יותר לענות על הצרכים של המספרים ההולכים וגדלים של משתמשי תקשורת סלולרית.

נושאי קישוריות אלחוטית וקווית:
יסודות תקשורת סלולרית 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4 טלפונים אלחוטיים DECT NFC- תקשורת שדה קרוב רשת יסודות מהו הענן Ethernet נתונים סידוריים USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
חזור לקישוריות אלחוטית וקווית


צפו בסרטון: כתובות IP ומסיכת תת רשת (יָנוּאָר 2022).