LTE-Advanced

2,146 views
2,013 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,146
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
116
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

LTE-Advanced

  1. 1. UNIVERZITET U SARAJEVUELEKTROTEHNIČKI FAKULTETODSJEK ZA TELEKOMUNIKACIJEChannel Throughput LTE- Advanced DL MIMO Fading 8x8Projektni zadatak broj 5 iz predmeta Sistemski aspekti u telekomunikacijama Student Broj indeksa Mehić Edina 491/15114 Perenda Erma 423/15286 Špago Samira 492/15369 Zujović Irma 460/15226Sarajevo, 01.02. 2013.
  2. 2. SadržajUvod ........................................................................................................................................... 11. Long Term Evolution - Advanced....................................................................................... 2 1.1. LTE-A sistemski zahtjevi ............................................................................................ 2 1.2. Arhitektura LTE-A ...................................................................................................... 5 1.3. Protokol stek ................................................................................................................ 8 1.4. LTE-A fizički sloj ...................................................................................................... 10 1.4.1. Advanced MIMO ............................................................................................... 11 1.4.2. Struktura LTE-A DL fizičkog sloja ................................................................... 142. LTE-A DL MIMO 8x8 u SystemVue ............................................................................... 16 2.1. SystemVue 2011.10 .................................................................................................... 16 2.2. Model LTE_Advanced_DL_MIMO_8x8_Throughput .............................................. 16 2.2.1. Blok šema za LTE-A DL 8x8 MIMO ................................................................ 20 2.3. Opis testnih scenarija ................................................................................................. 44 2.4. Rezultati simulacije testnih scenarija ........................................................................ 46 2.5. Zaključak na osnovu rezultata simulacije .................................................................. 49Zaključak .................................................................................................................................. 51Literatura .................................................................................................................................. 52Skraćenice ................................................................................................................................ 53
  3. 3. Uvod GSM i njegova evolucija putem GPRS, EDGE, HSCSD, WCDMA i HSPApredstavljaju skup izbora tehnologija za veliku većinu svjetskih mobilnih operatera. Evolucijabežičnih telekomunikacija je vođena zahtjevom tržišta za multimedijalnim aplikacijama. Topodrazumjeva velike brzine prenosa, dostupnost raznovrsnih usluga bilo kad i bilo gdje kao imeđusobnu kompatibilnost mreža i uređaja, nezavisno od proizvođača ili pružatelja usluga.Korisnici su iskusili povećanje brzine prenosa podataka, zajedno s dramatičnim smanjenjemtelekomunikacijskih troškova, te sada korisnici zahtjevaju od operatera da plate manje a daprimaju više. U cilju ispunjenja toga, operateri moraju pružiti usluge dobre kvalitete ali putemsistema koji su jeftiniji za instalaciju i održavanje. LTE i LTE-Advanced predstavljaju pravorješenje za to i oni će biti temelj na kojem će se budući mobilni telekomunikacioni sistemigraditi. LTE i LTE-Advanced su 4G mreže koje podrazumjevaju IP prenos sa kraja na krajbrzinama od 100 Mbps (krajnje brzine i do 1Gps). LTE-Advanced je razvijen na bazi LTEOFDMA/MIMO arhitekturi uvodeći nove tehnike u cilju poboljšanja brzine prenosa ikvaliteta usluga. U ovom radu ispitat će se performanse propusnosti za LTE-Advanced nadownlink-u ako se koriste MIMO 8x8 šema. Rad je podjeljen na dva dijela. U prvom dijelu dat je kratak osvrt na zahtjeve premaLTE-Advanced tehnologiji, te je objašnjena arhitektura mreže, protokole stek korisničke ikontrolne ravni i opisani su osnovni parametri na fizičkom sloju LTE-Advanced. Prvi dio radaima za cilj da približi samu svrhu LTE-Advanced tehnologije, njene osnovne izmjene uodnosu na LTE i način na koji se procesiraju biti na fizičkom nivou. Drugim rječima, prvi diorada omogućava samo razumjevanje modela LTE-Advanced sistema u okviru programskogpaketa SystemVue 2011.10. Drugi dio rada se fokusira na analizi i simulaciji gotovog modelaChannel Throughput LTE-Advanced DL MIMO Fading 8x8 sistema u programskom paketuSystemVue 2011.10 za različite testne scenarije u feding okruženju. Analiza modela se odnosina analizu vrijednosti normalizovane propusnosti u funkciji odnosa signal-šum iodgovarajućih sistemskih parametra. 1
  4. 4. 1. Long Term Evolution - Advanced LTE (engl. Long Term Evolution) je dizajniran u saradnji nacionalnih i regionalnihtelekomunikacijskih standardizacijskih tijela poznatih kao 3GPP (engl. Third GenerationPartnership Project) i često je poznat pod imenom 3GPP Long Term Evolution. LTEpredstavlja evoluciju od ranijeg 3GPP sistema poznatog kao UMTS (engl. Universal MobileTelecommunication System), razvijenog iz GSM-a (engl. Global System for MobileCommunications). 3GPP LTE je mobilna širokopojasna pristupna tehnologija, kojapredstavlja rješenje za podršku velikim brzinama prenosa. LTE je prva radio pristupna mrežakoja se zasniva na all-IP okruženju. Kao takav sistem, LTE zahtjeva sofisticiranije paketskojezgro za pružanje govora i multimedijalnih servisa u realnom vremenu, što znači da ćeoperatori morati da zamjene trenutno jezgro mreže kako bi mogli da ponude ove i budućeservise. LTE predstavlja novi standard mobilnih komunikacija ne samo za radio mrežu, već iza arhitekturu jezgre, SAE (engl. System Archictecture Evolution).[1] LTE je uveden urelease 8 2008. godine. 2010. god release 9 je donio neka poboljšanja LTE-a i 2011.god urelease 10 uveden je LTE-Advanced (LTE-A), koji proširuje granice i performanse release 8kako bi zadovoljio zahtjeve IMT (engl. International Mobile Telecommunications) -Advanced, definirani od strane ITU (engl. International Telecommunications Union) zaevoluciju 4G tehnologija. LTE-A terminali moraju biti kompatibilni s LTE release 8terminalima, također mora vrijediti i obrnuto. LTE-A je realna širokopojasna bežična mreža,koja se ponaša kao napredna fiksna mreža poput FTTH (engl. Fiber To The Home), ali uzznatno bolje poboljšanje kvaliteta usluga. [2] Neke implementacije LTE-A očekuju se krajem2013. god.1.1. LTE-A sistemski zahtjevi LTE-A proširuje zahtjeve postavljene pred LTE release 8 i neki od njih su:[2] Podrška za asimetrični i veći propusni opseg (maksimum do 100 MHz). U LTE release 8 propusni opseg može biti različite širine (1.25-20 MHz), ali širina propusnog opsega i na uplink-u (UL) i downlink-u (DL) mora biti ista. Kod LTE-A, širina propusnog opsega na DL i UL se podešava u skladu sa zahtjevima mobilne mreže, ali suma zauzetog opsega na DL i UL ne smije prelaziti 100 MHz. Povećanje propusnog 2
  5. 5. opsega se ostvaruje pomoću agregacije kanala, kojom se kombiniraju do pet 20MHz-ni kanala u jedan u cilju povećanja brzine. Ovi kanali mogu biti kontinulani iline, što je definirano od načina dodjele spektra nosiocu.Poboljšanje više-antenskih prenosnih tehnika – LTE je uveo MIMO (engl. MultipleInput Multiple Output) tehniku za prenos podataka, koja je kod LTE-A poboljšana ucilju postizanja veće spektralne efikasnosti (proporcionalna broju korištenih antena),bolje performanse na rubu ćelije i veće srednje brzine po korisniku. LTE-A koristiMIMO 8x8 na DL, a 4x4 na UL.Koordinirana predaja i prijem ka više tačaka - CoMP (engl. Coordinatedmultipoint transmission and reception) poboljšava primljeni signal od mobilnogterminala. Ova tehnika je poznata pod nazivom kooperativni MIMO, gdje se koristerazličite forme beamforming-a i MIMO sistema u cilju povećanja performansi narubovima ćelija. Ćelija u kojoj se nalazi mobilni terminal i susjedna ćelija koristeCoMP kako bi se kokanalna interferencija susjedne ćelije svela na minimum. Ovozahtjeva dinamičku koordinaciju između geografsko udaljenih predajnih tačaka na DLi odvojenih prijemnih tačaka na UL. Na ovaj način postiže se veća pokrivenostsignalom, veće brzine prenosa kao i veće sistemske bitske brzine.Relej čvorovi su uvedeni radi povećanja pokrivenosti i kapaciteta mreže. Relejikoriste repetitorske stanice za pokrivanje odabranih područja, posebno indoor gdje sevećina poziva inicira. Mobilni terminal komunicira sa donor eNB (engl. evolved NodeB koji prema 3GPP specifikaciji vrši funkciju bazne stanice). Releji podržavajufunkcionalnosti viših slojeva poput dekodiranja korisničkih podataka primljenih oddonor eNB i rekodiranja brzine prije predaje primljenih podataka mobilnom terminalu.Postoje dva tipa releja. Tip 1 kontroliše svoje ćelije preko njihove identifikacijskeoznake i ima zadatak prenosa sinhronizacijskih kanala i referentnih simbola.Kompatibilan je s release 8, odnosno omogućava servise release 8 mobilnimterminalima. 3
  6. 6. Sl.1. 1 Relej tip 1 [2]Tip 2 nema svoj identitet, tako da mobilni terminal nije svjestan da li prima podatkeod donor eNB ili releja. eNB prenosi kontrolne podatke, a relej korisničke podatkemobilnom terminalu. Sl.1. 2 Relej tip 2 [2]Podrška za heterogone mreže - heterogene mreže se odnose na podršku malih ćelija uvećoj ukupnoj heterogenoj mreži. Heterogene mreže predstavljaju skup standardnihmakro-ćelijskih baznih stanica plus mikro-ćelije, metro-ćelije, piko-ćelije, femto-ćelije, pa čaki i WiFi hotspot-ovi. Ove mreže povećavaju pokrivenost, kako bipoboljšale pouzdanost linka i veće brzine prenosa. 4
  7. 7. U slijedećoj tabeli su sumirane razlike sistemskih zahtjeva između LTE i LTE-A tehnologije.Parametar LTE LTE-A 100 Mbps na DL 1 Gbps na DLVršna brzina 50 Mbps na UL 500 Mbps na ULprenosaPropusni opseg 20 MHz 100 MHzna DLPropusni opseg 20 MHz 40 MHz (prema ITU zahtjevima)na UL 0-15 km/h (optimizirano za ovaj Ista kao kod LTE opseg)Mobilnost 15-120 km/h (visoke perforamnse zagarantovane) 120-135 km/h (bez prekidanja veze)Skalabilan 1.25-20 MHz 20-100 MHzpropusni opsegPokrivenost radijus ćelije do 5 km a) Isto kao kod LTE b) Može se optimizirati za lokalna mikro-ćelijska područjaKašnjenje 5 ms za korisničku ravan na IP 5 ms za korisničku ravan na IP sloju, sloju, jednosmjerno kašnjenje od jednosmjerno kašnjenje od 50 ms u 100 ms u kontrolnoj ravni iz kontrolnoj ravni iz početnog u početnog u aktivno stanje aktivno stanjeBroj aktivnih Najmanje 200 u 5 MHz opsegu; 3 puta veći nego kod LTEkorisnika po Najmanje 400 u opsegu većem od 5ćeliji MHz Tabela 1. 1 Razlike LTE i LTE-A [2] [3]1.2. Arhitektura LTE-A Arhitektura LTE-A je ista kao i arhitektura LTE mreže, s tim da su uvedeni HomeeNB čvorovi za kontrolu femto ćelija, koje pokrivaju malo indoor područje i dodane su relej 5
  8. 8. stanice. Arhitekturu LTE-A mreže bez relejnih stanica čine tri glavne komponente: korisničkiterminal UE (engl. User Equipment), evoluirana UMTS zemaljska radio pristupna mreža E-UTRAN (engl. Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) i evoluirano paketskojezgro mreže EPC (engl. Evolved Packet Core) [5] Sl.1. 3 Arhitektura LTE-A mreže [4]1.2.1. Korisnički terminal UE je uređaj koji korisnik koristi za komunikaciju. Korisnički terminal, a naziva se joši mobilni terminal može se podijeliti na dva dijela: MT (engl. Mobile Termination), kojiobrađuje sve komunikacijske funkcije i terminalni uređaj TE (engl. Terminal Equipment) kojiinicira uspostavu i raskid prenosa podataka. MT može imati plug-in LTE karticu za laptop, teu tom slučaju TE predstavlja sam laptop. UICC (engl. Universal Integrated Circuit Card ) jepametna kartica, poznata kao SIM kartica. Ova kartica ima univerzalni SIM modul (USIM –engl. Universal Subscriber Identity Module) koji pohranjuje podatke specifične za korisnikakao što je korisnikov broj telefona i identitet domaće mreže. USIM također izvršavasigurnosne provjere, koristeći tajne ključeve koji su pohranjeni na kartici. LTE podržavamobilne aparate koji koriste USIM od Release 99 pa nadalje. LTE podržava IPv4 i IPv6. [1]1.2.2. E-UTRAN E-UTRAN održava radio komunikaciju između UE i EPC jezgra mreže. Ima samojednu komponentu, eNodeB (eNB) čvor. Svaki eNB je bazna stanica koja kontroliše mobilneuređaje u jednoj ili više ćelija. Mobilni uređaj može komunicirati samo s jednom baznomstanicom i biti samo u jednoj ćeliji u isto vrijeme. Za razliku od UMTS-a, LTE ne podržavameki (engl. soft) handover. Bazna stanica koja komunicira s UE zove se poslužiteljski eNB. 6
  9. 9. eNB ima dvije osnovne funkcije. Prvo, eNB šalje saobraćaj svim mobilnim stanicama unjegovom području na downlink-u i prima saobraćaj od njih na uplink-u, koristeći analogne idigitalne funkcije procesiranja signala na LTE zračnom interfejsu. Kao drugo, kontroliše low-level operacije mobilnih terminala tako što im šalje signalne poruke poput komandi zahandover. U cilju obavljanja ovih funkcija eNB kombinira ranije funkcije Node B i RNC-a uUMTS mreži, time se smanjuje kašnjenje koje nastaje kada mobilni terminal razmjenjujeporuke sa mrežom.[1] Svaka bazna stanica je povezana na EPC preko S1 interfejsa. Takođerse može povezati sa susjednom baznom stanicom preko X2 interfejsa, što se uglavnom koristiza signalizaciju i proslijeđivanje paketa tokom handover-a. X2 interfejs je opcionalni, te uslučaju da ne postoji ovaj interfejs onda S1 mora obavljati sve njegove funkcije.[1] eNB jetakođer odgovoran za mnoge funkcije kontrolne ravni. Odgovoran je za upravljanje radioresursima RRM (engl. Radio Resource Management ) tj. kontroliše upotrebu radio interfejsašto uključuje dodjelu resursa na zahtjev, prioritetizacija i raspoređivanje saobraćaja u ciljuobezbjeđivanja zahtjevane kvalitete usluge QoS-a (engl. Quality of Service). [5]1.2.3. EPC EPC ima centralnu ulogu u inter-working-u elemenata arhitekture sistema. Sastoji seod slijedećih dijelova [5]:  P-GW (engl. Packet data network GateWay) predstavlja vezu EPC s vanjskim svijetom. Preko SGi interfejsa, svaki P-GW razmjenjuje podatke s jednim ili više vanjskih uređaja ili paketskih mreža, kao što su serveri mrežnog operatora, internet ili IMS (engl. IP Multimedia Subsystem). Svaka podatkovna mreža je identificirana sa APN (engl. Access Point Name). Svaki mobilni uređaj je dodijeljen default-nom P-GW-u. Pri prvom pristupu mreži mobilni uređaj se konektuje preko default-nog P-GW-a, a kasnije mobilnom uređaju može biti dodjeljeno više P-GW-a. Svaki P-GW održava istu propusnost tokom trajanja konekcije.  S-GW (engl. Serving GateWay) djeluje kao ruter i proslijeđuje podatke između bazne stanice i P-GW-a. Mreža može sadržavati više S-GW-a, a svaki od njih je zadužen za odgovarajuće mobilne uređaje u njegovoj trenutnoj geografskoj domeni. Svakom mobilnom uređaju je dodjeljen samo jedan S-GW, ali se on ovisno o mobilnosti korisnika može promijeniti. 7
  10. 10.  MME (engl. Mobility Management Entity) kontroliše high-level operacije mobilnog uređaja, šaljući mu signalne poruke po pitanju sigurnosti i upravljanja prenosom podataka koje su vezane za radiokomunikaciju. Mreža može imati više MME-ova od kojih je svaki odgovaran za odgovarajuću geografsku oblast. Svaki UE je dodjeljen jednom MME, koji se naziva poslužiteljski MME. MME također kontroliše i druge elemente mreže, pomoću EPC internih signalnih poruka.  PCRF (engl. Policy and Charging Resource Function) je mrežni element odgovoran za Policy i Charging kontrolu. On donosi odluke na koji način održavati usluge u skladu sa QoS-om i obavještava P-GW o tome ili ako je moguće obavještava i S-GW.1.3. Protokol stek LTE-A kao i LTE odvaja korisničku ravan od kontrolne ravni. Na slijedećoj sliciilustrovan je protokol stek za spomenute ravni. Sl.1. 4 Protokol stek (a) kontrolna ravan; (b) korisnička ravan [4]Protokoli za korisničku ravan uključuju: PDCP (engl. Package Data Convergence Protocol),RLC (engl. Radio Link Control), MAC (engl. Medium Access Control) i PHY (engl.PHYsical) protokole. Kontrolna ravan dodatno uključuje RRC (engl. Radio Resource Control)i NAS (engl. NonAccess Stratum). Funkcije ovih protokola sumirane su u tabeli 1.2. 8
  11. 11. Protokol FunkcijeNAS - kontrola sesije i veze između UE i jezgra mreže - autentifikacija - registracija - bearer kontekst aktivacija/deaktivacija - update lokacijeRRC - broadcast sistemskih informacija za NAS i AS - sigurnosne procedure - upravljanje mobilnošću - uspostava, održavanje i raskid RRC konekcije - QoS funkcije - kontrola mjerenja snage na UEPDCP - kompresija zaglavlja - detekcija duplikata - retransmisija pogrešno primljenih paketaRLC - korekcija greški preko ARQ (engl. Automatic Repeat reQuest) - segmenstacija i resegmentacija PDCP paketa - podrška za mod s potvrdom i mod bez potvrdeMAC - multipleksiranje/demultipleksiranje RLC paketa - funkcije raspoređivača - korekcija greški preko hibridnog ARQ-a - prioretizacija lokalnih kanalaPHY - modulacija - linijsko kodiranje - prenos elektromagnetnih signala - sinhronizacija Tabela 1. 2 Funkcije protokola korisničke i kontrolne ravni [4] 9
  12. 12. 1.4. LTE-A fizički sloj LTE-A nasljeđuje većinu LTE specifikacija, ali ih također poboljšava u ciljuispunjenja IMT-Advanced zahtjeva. DL šema višestrukog pristupa je OFDMA (engl.Orthogonal Frequency Division Multiple Access). OFDMA obavlja iste funkcije kao i ostaletehnike višestrukog pristupa (TDMA, FDMA, CDMA) dopuštajući baznoj stanici dakomunicira sa nekoliko različitih mobilnih terminala u isto vrijeme. Također, ova tehnika jeefikasno rješenje za minimizaciju problema uzrokovanih fedingom i intersimbolskominterferencijom. OFDMA je šema za paralelni prenos podataka u kojoj je serijski tok podatakavelikog protoka razdvojen na podtokove nižeg bitskog protoka, od kojih je svaki modulisanna poseban frekvencijski podnosilac. Pošto je spektar podnosilaca dosta uži od ukupnogspektra kanala, svaki podnosilac trpi ravnomjerno slabljenje (flat fading) što dozvoljavajednostavniju ekvalizaciju. Uzak spektar podnosioca znači dugo trajanje simbola na datompodkanalu, znatno duže od odziva podkanala sa prostiranjem po višestrukim putanjama.Visoka spektralna efikasnost je postignuta izborom ortogonalnih nosećih frekvencija – spektripodnosilaca se preklapaju tako da se njihov međusobni uticaj može izbjeći. Na UL se koristiSC-FDMA (engl. Single Carrier- Frequency Division Multiple Access) zbog manjeg odnosapeak-to-average power (PAPR). Zapravo, orginalna SC-FDMA je neznatno izmjenjena uLTE-A u cilju podrške CoMP na UL i agregacije kanala. [4] Kao i LTE, LTE-A takođerpodržava i TDD (engl. Time Division Duplex ) i FDD (engl. Frequency Division Duplex) modrada. LTE-A ima istu struktura okvira kao i LTE. LTE-A također uvodi novu strukturuokvira za relej bazirane mreže kako bi se prilagodila dodjela resursa bazirana na dva skoka,bilo centralizirano ili distrubuirano. Trenutno ne postoji standardizacija relej strukture okvira.[6]. Detaljnije o strukturi okvira pogledati u [6] poglavlje 10. Za razliku LTE koji koristi samo ćelijski specifične referentne signale CRS (engl.Cell-specific Reference Signals), LTE-A koristi UE-specifične demodulacione referentnesignale DM-RS (engl. Demodulation Reference Signal), referentne signale o stanju u kanaluCSI-RS (engl. Channel State Information Reference Signal), MBSFN (engl. MultimediaBroadcasting Single Frequency Network) referentne signale i pilot referentne signale.[4]Korištenjem ovih referentnih signala, LTE-A može podržati 2x2, 4x2, 4x4 i 8x8 MIMOkonfiguracije. Kontrolni kanali za DL okvir su PCFICH (engl. Physical Control Format 10
  13. 13. Indicator CHannel), PHICH (engl. Physical Hybrid automatic repeat request IndicatorCHannel ) i PDCCH (engl. Physical DL Control CHannel). [4] LTE-A koristi iste modulacione šeme kao i LTE. Dakle, koriste se četiri modulacionešeme: BPSK (engl. Binary Phase Shift Key), QPSK (engl. Quadrature Phase Shift Key), 16QAM (engl. Quadrature Amplitude Modulation) i 64 QAM. BPSK se koristi samo zaograničavanje broja kontrolnih stream-ova, ali nikad se ne koristi za prenos korisničkihpodataka.1.4.1. Advanced MIMO MIMO se odnosi na komunikacijski sistem opremljen s više antena i na predajnoj iprijemnoj strani. Za razliku od OFDMA, MIMO povećava brzinu prenosa podataka bezpotrebe povećanja širine propusnog opsega. Upotreba MIMO sistema je bio ključ uspjeha zaIEEE 802.11n, HSPA (engl. High Speed Packet Access) i LTE-a, a sada MIMO nastavlja svojput sa LTE-A. [4] Početni rad na MIMO sistemima, fokusirao se na osnovni prostornidiverziti. U ovom smislu MIMO sistem se koristio da bi se limitirala degradacija signalauzrokovana multipath propagacijom. Ipak, ovo je bio samo prvi korak s obzirom da je sistempočeo koristiti multipath propagaciju u svoju korist, pretvarajući dodatne putanje signala, uvrlo efikasne dodatne kanale za prenos dodatnih podataka. Multipath problem je tipičanproblem u komunikacijskim sistemima sa vremenskim varijacijama i vremenskim širenjem.Za varijacije u vremenu kanal podliježe fedingu, dok vremensko širenje postaje važno zaodgovarajuću frekventnu selektivnost. U MIMO tehnici, prijemnik koristi algoritam ilispecijalan način procesiranja signala kako bi sortirao višestruke signale u cilju stvaranjajednog signala koji sadrži originalnu informaciju koja je poslana. U tabeli koja slijedi date sukategorije mogućih višeantenskih sistema.[8] Tipovi višeantenskih sistema Single-input-single-output znači da predajnik i prijemnik radio sistema imaju po jednuSISO antenu Single-input-multiple-output znači da prijemnik ima više antena,dok predajnik imaSIMO samo jednu antenu 11
  14. 14. Multiple-input-single-output znači da predajnik ima više antena a prijemnik samoMISO jednu antenu Multiple-input-multiple-output znači da i predajnik i prijemnik imaju više antenaMIMO Tabela 1. 3 Tipovi višeantenskih sistema [8] Prema LTE-A zahtjevima maksimalna spektralna efikasnost mora biti veća od 30bps/Hz na DL, koji zahtjeva 8x8 MIMO prostorni multipleks (slika 1.5). Sl.1. 5 MIMO 8x8 kod LTE-A [7] MIMO tehnika na DL je bila podržana i kod LTE-a kao forma diverzitija i zatvorenepetlje prostornog multipleksa maksimalno do 4 nivoa po transportnom bloku. Jedan odvažnijih problema za podršku 8x8 na DL predstavlja dizajn efikasnih referentnih signala.Referentni signali se dizajniraju tako da reduciraju overhead i mininiziraju degradacijusistemskih performansi usljed pogrešne estimacije kanala na strani UE. LTE koristi CRSreferentne signale za svaki antenski port na UE. Ipak, CRS za podršku 8x8 unosi previšeoverhead-a. Iz tog razloga uvedeni su UE-specifični referentni signali DM-RS, koji se koriste 12
  15. 15. za demodulaciju korisničkih podataka na odgovarajućem UE-u. DM-RS se prekodiraju istommatricom kao i PDSCH1 (engl. Packet Data Synhronization CHannel) referentni signali. DM-RS ne generišu CQI (engl. Channel Quality Indicator), u tu svrhu se koriste CSI-RS signali,koji se šalju rijeđe od CRS signala. CSI-RS se također koriste za prenos indeksa matriceprekodiranja PMI (engl. Precoding Matrix Index) i indikatora nosioca RI (engl. RankIndicator). Imaju sličnu strukturu kao i CRS signali. LTE-A adaptira zatvorenu petlju zarealizaciju 8x8 MIMO prostornog multipleksa (slika 1.6 - 3 sloja po transportnom bloku).Dizajn kodne matrice je važan za operaciju zatvorene petlje, u smislu da određuje tačnost ioverhead povratne informacije od UE-a. U LTE-A kodna matrica se dizajnira na bazi kros-polarizacionih antenskih konfiguracija. Rezultirajuća kodna matrica je predstavljena kaoproizvod dvije matrice:gdje određuje i-tu vektor kolonu za proširenu diskretnu Fourierovu transformaciju, je4x1 selekcioni vektor i jedino je j-ti element različit od nule i jednak jedinici, dok su ostalijednaki nuli i je fazna razlika između grupe horizontalnih i vertikalnih krospolarizacionihantena. Matrica predstavlja širokopojasne i long-term karakteristike kanala, afrekventno-selektivne i short-term karakteristike kanala. [4] Svaki UE računa prekodicioniindeks i vraća ga eNB preko UL kontrolnih ili dijeljenih kanala. Povratna informacija ka eNBtakođer uključuje i CQI i RI, kao i i indekse.1 Primarne i sekundarne sekvence korištene u LTE-u za sinhronizaciju na nivou polurama i rama, respektivno. 13
  16. 16. Sl.1. 6 LTE-A DL prostorni multipleks [9] MIMO je podržan i na UL. Za razliku od LTE koji podržava single-user MIMOkoncept na UL, LTE-A podržava MIMO s dva ili četiri sloja. Maksimalna spektralnaefikasnost na UL od 15 bps/Hz postiže se upotrebom 4x4 MIMO. Metod predaje referentnihsignala je isti kao kod LTE-a. [4]1.4.2. Struktura LTE-A DL fizičkog sloja U cilju da se pokaže blok struktura LTE-A DL fizičkog sloja, u ovom dijelu opisatćemo koje se operacije izvršavaju nad bitima pri prenosu od eNB do UE-a, ako se koristi 2x2MIMO šema. Isto se obavlja i za 8x8 MIMO šemu, ali se primopredaja odvija preko 8 antena.Blok dijagram ovog sistema dat je na slijedećoj slici. 14
  17. 17. Sl.1. 7 Blok dijagram LTE-A DL fizičkog sloja [10]Na predajnoj strani dva transportna bloka TB se pripremaju pretpostavljajući prostornimultipleks. CRC (engl. Cyclic Redundancy Check) se dodaje na TB kako bi se održaointegritet podataka. TB-ovi se dalje segmentiraju ili sastavljaju u kodne blokove i dodaje sedrugi CRC za HARQ svrhu. Podaci dalje prolaze kroz turbo ili konvolucioni koder 1/3 kodnebrzine, potom se vrši punktiranje/otklanjanje nepotrebnih bita. Kodirani podaci se moduliraju,tako da se zadrži 10%-ni BLER (engl. Block Error Ratio). Kako je već rečeno, prekodiranjese vrši u skladu s korištenom antenskom konfiguracijom. Signal se potom mapira napodnosioce unutar jednog ili više resursnih blokova. Resursni blokovi predstavljaju set od 12podnosioca po simbolu. Referentni signali, piloti se umeću na određene podnosioce.Podnosioci se multipleksiraju i vrši se inverzna Fourierova transformacija IFFT. Potom sedodaje ciklički prefiks (normalni ili prošireni u ovisnosti sektorske konfiguracije). Signal sešalje sa svake antene.Na prijemnoj strani, signal se prima preko dva antenska porta i uklanja se ciklički prefiks.FFT se primjenjuje na cijelom opsegu, podnosioci se zatim demapiraju u sekvencu bita.MIMO prijemnik procesira i ekvajlizira primljene bite, šaljući ih na dvije prijemne grane. RB-ovi se demapiraju i LRG (engl. Likelihood Receiver Generator) generator šaljenajvjerojatnije stream-ove turbo dekoderu na provjeru. CRC se provjerava i ako se detektujegreška primjenjuje se HARQ mehanizam. Primljeni bitovi se pohranjuju sve dok se ispravnone dekodiraju. Konačno, podaci se sastavljaju ili rastavljaju na TB-ove i CRC se provjerava.Ukoliko se desi greška TB se odbacuje.[10] 15
  18. 18. 2. LTE-A DL MIMO 8x8 u SystemVue Zadatak projektnog zadatka je analiza gotovog modela LTE_Advanced_DL_MIMO_8x8_Throughput.wsv iz programskog paketa SystemVue 2011.10 u ovisnosti od različitihsistemskih parametara. Ovaj model ilustrira arhitekturu LTE-A DL za MIMO 8x8 sistem ufeding okruženju. Za ovaj model konfigurisana je analiza normalizovane vrijednostipropusnosti (engl. Throughput) u odnosu na vrijednosti SNR-a (engl. Signal to Noise Ratio).2.1. SystemVue 2011.10 SystemVue predstavlja radno okruženje za dizajn i analizu komunikacionih sistema uosnovnom i transponovanom opsegu razvijeno od strane kompanije Agilent. Korisnik imapristup opsežnim profesionalnim mogućnostima za podršku digitalnom procesiranju signalana DSP (engl. Digital Signal Processing) mikroprocesorima i programabilnim pločama PGA(engl. Programmable Gate Arrays). Pored navedenih mogućnosti korisnik može vršiti i dizajnanalognog sistema u različitim frekventnim opsezima, kao i dizajn standarda kao što su IEEE802.11g, Bluetooth te komunikacioni sistemi 3G i 4G. Programski paket SystemVue može bitiiskorišten i za simulacije pojedinačnih blok sistema koji reprezentuju neke od osnovnihkomunikacionih sistema.2.2. Model LTE_Advanced_DL_MIMO_8x8_Throughput Analizirani model nalazi se na lokaciji: ExamplesBasebandVerificationLTE_Advanced. Strukturu radnog prostora čine slijedeći dijelovi: Schematic,Analysis and Sweep, DataSet i Graph. (slika 2.1). 16
  19. 19. Sl.2. 1 Struktura radnog prostora u SystemVue 2011.10 [11]1. DataSet: LTE_A_DL_8x8_64QAM_lnH pohranjuje rezultate simulacije kao referencu (varijablu). Dvoklikom na ovu stavku rezultati simulacije prikazuju se kao na slici. Sl.2. 2 Stavka DataSet: LTE_A_DL_8x8_64QAM_lnH [11]2. Schematic: LTE_A_DL_MIMO_8x8_Throughput prikazuje šemu simulacijskog sistema koja se sastoji od kartica: PartList, Schematic, Equations i Parameters, što je prikazano na slici 2.3. 17
  20. 20. Sl.2. 3 Stavka Schematic: LTE_A_DL_MIMO_8x8_Throughput [11] Kartica PartList prikazuje spisak svih komponenti od kojih je izgrađen razmatrani model. Kartica Schematic uključuje sljedeće komponente/modele: LTE_A_DL BB Source, Tx RF, LTE_A MIMO Channel, Rx RF i LTE_A_DL BB Reciever; što je i prikazano na slici. Kartica Parameters uključuje zajedničke parametre koji se prosljeđuju multi-modelima u kartici Schematic, kao što su FrameMode, Bandwidth i slično. Vrijednost ovih parametara korisnik može sam podešavati. Kartica Equations uključuje proračune varijabli koje se koriste u razmatranom modelu.3. Stavka Analysis: LTE_A_DL_MIMO_8x8_Throughput Analysis podešava analizu razmatranog modela, te rezultate simulacije sprema u DataSet Name. Dvoklikom na ovu stavku parametri analize modela prikazuju se kao na slici. 18
  21. 21. Sl.2. 4 Stavka Analysis: LTE_A_DL_MIMO_8x8_Throughput Analysis [11]4. Stavka Sweep: Sweep1 postavlja parametre Analysis to Sweep i Parameter to sweep na LTE_A_DL_MIMO_8x8_Throughput Analysis i DesignsLTE_A_DL_MIMO_8x8_ ThroughputParameters.SNR respektivno. Korisniku je dozvoljeno da sam podesi parametar Output DataSet. Ova stavka data je na slijedećoj slici. Sl.2. 5 Stavka Sweep: Sweep1[11] 19
  22. 22. 5. Stavka Graph: LTE_A_DL_MIMO8x8_ThroughputFraction prikazuje rezultate simulacije za propusnost. Dvoklikom na ovu stavku prikazuje se grafik propusnosti kanala za dobivene rezultate simulacije kao na slijedećoj slici. Sl.2. 6 Stavka Graph: LTE_A_DL_MIMO8x8_ThroughputFraction [11]2.2.1. Blok šema za LTE-A DL 8x8 MIMO Blok šema modela LTE-A DL MIMO 8x8 sistema koji radi u FDD modu u fedingokruženju prikazan je na slici 2.7. 20
  23. 23. Sl.2. 7 Blok šema LTE-A DL MIMO 8x8 sistema2.2.1.1 Blok LTE-A BB Source Blok LTE-A BB Source čine sljedeći elementi: LTE_A_DL_Src_1, blokovi PatternedData Source B4 i B2. Elementi ovog bloka dati su na slici. Sl.2. 8 Blok LTE-A BB SourceB4 i B2 su Patterned Data Source blokovi iz SystemVue biblioteke. Parametri blokova B4 iB2 koji predstavljaju izvore podatkovnih bita dati su na slijedećim slikama. 21
  24. 24. Sl.2. 9 Parametri bloka Patterned Data Source B4Kako je prikazano na slici 2.9, za parametra DataPattern u B4 bloku odabran je PN15 koji jeustvari 32767 – bitni pseudoslučajni generator prema preporuci CCITT (engl. ConsultativeCommittee for International Telephony and Telegraphy) 0.151. Parametar InitialDelay postavljenje na vrijednost nula što znači da nema kašnjenja. Parametar BurstMode postavljen je na OFF štoznači da je onemogućen burst saobraćaja. Brzina generisanja bita jednaka je brzini uzorkovanja.Detaljnije o ovim parametrima i njihovim mogućim vrijednostima pogledati u SystemVue Helpmeniju.Kod bloka B2 za parametra DataPattern odabran je PN9 koji je ustvari 511–bitnipseudoslučajni generator prema preporuci CCITT 0.513. Ostali parametri bloka B2 jednaki suparametrima bloka B4 koji su prethodno opisani. 22
  25. 25. Sl.2. 10 Parametri bloka Patterned Data Source B22.2.1.2 Blok LTE_A_DL_Src_1 downlink predajnik Blok LTE_A_DL_Src_1 predstavlja downlink predajnik i prikazan je na slijedećojslici zajedno sa svojom strukturom. Sl.2. 11 Blok LTE_A_DL_Src_1 downlink predajnikStruktura ovog bloka je parametrizirana i predstavljena je preko nekoliko različitih GUI-apomoću kojih se mogu kontrolisati ovi parametri, a koji će biti dati u nastavku. Parametri 23
  26. 26. bloka sa slike mogu se podijeliti na sljedeće: sistemski parametri, parametri za kontrolukanala, parametri za podešavanje MIMO sistema, parametri za alokaciju blokova resursa,parametri za kontrolu snage i parametri za oblikovanje spektra predajnog signala. 1. Sistemski parametri Sistemski parametri koji karakterišu blok za LTE Advanced predajnik dati su na sljedećojslici: Sl.2. 12 Sistemski parametri LTE Advanced predajnika  Frame Mode - označava način rada LTE-a i može biti postavljen na FDD ili TDD.  Cyclic Prefix (CP) Type – odnosi se na tip cikličkog prefiksa i može biti postavljen na normalnu ili pak na proširenu dužinu CP-a.  RB Mapping Type – označava način mapiranja virtuelnih resursnih blokova na fizičke resursne blokove. Ovo mapiranje može biti lokalno ili distribuirano. U SystemVue radnom okruženju podržano je samo lokalno mapiranje.  Bandwidth – označava korišteni propusni opseg, u našem slučaju postavljen je na 10 MHz.  Cell ID – odnosi se na identitet ćelije, koju karakterišu dva parametra: identifikacioni parametar pripadanja nekoj grupi, čija vrijednost pripada opsegu [0,167] i parametar koji identificira ćeliju unutar pripadne grupe, definiran preko PSS sekvenci. Korijenski 24
  27. 27. indeksi za PSS su M = 29, M = 34, M = 25. Za CellID_Sector = 0 M je jednak M = 29, dok za CellID_Sector = 1 je 34, a za CellID_Sector = 2 je 25. Oversampling Option – odnosi se na omjer poduzorkovanja, na LTE-A DL podržani su slijedeći omjeri: 1, 2, 4 i 8. Num Tx Ant – broj predajnih (Tx) antena, a može imati vrijednosti: Tx1, Tx2, Tx4 ili Tx8. CRS_NumAntPorts – broj ćelije specifičnog porta antene (port 0, 1, 2, 3), a može biti: CRS_Tx1, CRS_Tx2 i CRS_Tx4. UE Transmission Mode – označava transmisioni mod za korisničke terminale. Postoji 9 korisničkih terminala. Moguće je odabrati različit transmisioni mod za svaki korisnički terminal. Virtual Antenna Mapping – mapiranje antenskih portova na fizički predajnik (Tx) antene. P-SS/S-SS Transmit Antennas – parametar koji označava da li se sinhronizacijski signali (P-SS i S-SS) prenose na svakoj od antena.2. Parametri za MIMO šemu Sl.2. 13 Parametri za podešavanje MIMO sistema 25
  28. 28. Na slici 2.13 su prikazani parametri koji se odnose na podešavanje MIMO sistema LTE-Apredajnika. Sa slike 2.13 se vidi da su sljedeći parametri u pitanju:  MIMO Mode – označava MIMO mode za svakog od korisnika koji može biti TD (engl. Transmit Diversity) ili SM (engl. Spatial Multiplexing).  Number of Layers – označava broj nivoa (od 1 do 8) za svaki od korisničkih terminala.  Number of Codewords – označava broj kodnih riječi za svaki od korisničkih terminala  CDD (engl. Cyclic Delay Diversity) Mode – označava parametar koji se odnosi na diverziti tehniku za svaki od korisničkih terminala koja prostorni diverziti prevodi u frekventni diverziti kako bi se izbjegla ISI (engl. InterSymbol Interference), može imati dvije vrijednosti: Zero-Delay ili Large-Delay.  Codebook Index – označava kodnu matricu (engl. Codebook) za kodiranje korisničkih terminala.  UE Specific RS Ant Port in TM8 – označava antenski port za transmisioni mod 8 za svaki od korisničkih terminala, pri čemu je 0 port 7, a 1 port 8. 3. Parametri za kontrolu kanala Parametri za kontrolu kanala prikazani su na slijedećoj slici. Sa slike 2.14 se vidi da su upitanju sljedeći parametri:  PDDCH (engl. Physical Downlink Control Channel) označava broj OFDM simbola u svakom podokviru. Broj OFDM simbola može biti postavljen na 0, 1, 2, 3 i 4. Za 5 MHz-ni opseg najoptimalnija vrijednost za broj OFDM simbola dodjeljenih PDDCH kanalu je 2.  PHICH (engl. Physical Hybrid ARQ (Automatic Repeat reQuest) Indicator Channel) okarakteriziran je sa dva parametra: trajanjem (engl. Duration) i načinom dodjele (engl. Allocation ) - Ng. Tip trajanja PHICH kanala utječe samo na podokvirove koji sadrže PDDCH simbole i može biti normalno ili produženo trajanje. Ng predstavlja broj PHICH grupe i može biti postavljen na 1/6, 1/2, 1 ili 2.  Scrambling Identity n_SCID – označava sekvencu skrembliranja za svaki od korisničkih terminala. 26
  29. 29. Sl.2. 14 Parametri za kontrolu kanala 4. Parametri za alokaciju blokova resursa Ovi parametri se definišu zasebno za svaki od korisničkih terminala. Način na koji se vršidodjela ovih parametara za UE 1 data je na slijedećoj slici, dok su na isti način ovi parametridefinisani i za preostala pet UE-a. Sl.2. 15 Parametri za alokaciju blokova resursa Parametri za alokaciju blokova resursa su sljedeći: 27
  30. 30.  Enable HARQ (engl. Hybrid Automatic Repeat Request) – označava da li je pri prenosu kod svih korisničkih terminala podržan hibridni ARQ mehanizam. Ovaj parmetar okarakterisan je sljedećim veličinama: HARQ Proc Num – označava broj HARQ procedura; Max HARQ Trans – označava maksimalan broj HARQ transimisija za svaki od HARQ procesa; RV Sequence – označava verziju redundantne sekvence za HARQ transmisiju. UE Category – definira tip UE određujući na taj način kapacitativne mogućnosti UE- a, čime se određuje broj soft kanalnih bita za podršku brzine na downlink-u. Postoji pet kategorija UE-a, njihova relacija sa odgovarajućim soft kanalnim bitima data je u slijedećoj tabeli. UE kategorija Broj soft kanalnih bita 250368 Kategorija 1 1237248 Kategorija 2 1237248 Kategorija 3 1827072 Kategorija 4 3667200 Kategorija 5 Tabela 2. 1 UE kategorije u SystemVue 2011.10 Resource Block Allocation Type - u SystemVue LTE-A biblioteci definirane su tri tipa za dodjelu blokova resursa na DL i UL-u i to StartRB + NumRBs, RB indices (1D) i RB indices (2D). UEs RNTI - predstavlja radio network temporary identifier za svaki UE. Payload Config – u LTE biblioteci definirana su tri tipa i to: MCS index, Transport block size ili Code rate. Za podokvir moguće je ručno podesiti vrijednosti za CW1 i CW2. Mapping Type ( Modulation Schemes) – označava vrstu modulacijskog formata za korisnički terminal UE1 za svaki od podokvira. Modulacijski format se definiše kada Payload Config nije podešen na MCS index. Mogući modulacijski formati su: QPSK, 16QAM i 64QAM.5. Parametri za kontrolu snageParametri za kontrolu snage dati su na slijedećoj slici. 28
  31. 31. Sl.2. 16 Parametri za kontrolu snage RS_EPRE – predajna energija po resursnom elementu za referentne signale RS predajne ćelije za svaki antenski port izražena u dBm/15kHz. PCFICH Rb - odnos ukupne PCFICH EPRE predajne snage na svim antenskim portovima i referentne snage RS_EPRE u dB kod simbola sa RS. PHICH Ra – odnos ukupne PCFICH EPRE predajne snage na svim antenskim portovima i referentne snage u dB kod simbola bez RS. PBCH Ra – odnos ukupne PBCH EPRE predajne snage na svim antenskim portovima i referentne snage u dB kod simbola sa RS. PBCH Rb - odnos ukupne PBCH EPRE predajne snage na svim antenskim portovima i referentne snage u dB kod simbola bez RS. PDCCH Ra - odnos ukupne PDCCH EPRE predajne snage na svim antenskim portovima i referentne snage u dB kod simbola bez RS. PDCCH Rb - odnos ukupne PDCCH EPRE predajne snage na svim antenskim portovima i referentne snage u dB kod simbola sa RS. PDSCH_PowerRatio – definiše značenje parametra UEs_Pa na slijedeći način. Ako je PDSCH_PowerRatio = p_B/p_A = 1, vrijednost parametra UEs_Pa za svaki UE je odnos PDSCH EPRE i RS EPRE ćelije. U drugom slučaju ako je PDSCH_PowerRatio 29
  32. 32. postavljen na PB vrijednost parametra UEs_Pa za svaki UE je definirana od viših slojeva. UEs_Pa – definira odnos snage (u dB) za svaki UE (korisnički terminal). UEs_Rb – odnos ukupne PDSCH EPRE snage na svim portovima antene i referentne snage u dB kod simbola bez RS. PSS_Rb – odnos ukupne PSS EPRE snage na svim portovima antene i referentne snage u dB kod simbola bez RS. SSS_Rb – odnos ukupne SSS EPRE snage na svim portovima antene i referentne snage u dB kod simbola bez RS. DMRS_Ra - odnos ukupne DMRS EPRE snage na svim portovima antene i referentne snage u dB.6. Parametri za oblikovanje spektraOvi parametri definišu način na koji se oblikuje spektar predajnog signala, a dati su naslijedećoj slici: Sl.2. 17 Parametri za oblikovanje spektra predajnog signala SpectrumShapingType – može biti postavljen na TimeWindowing ili FIRFilter. WindowType – tip prozorske funkcije. 30
  33. 33.  CyclicInterval – preklapajući ciklički interval između dva susjedna OFDM simbola u chip jedinicama.  CI_StartPos – početna pozicija cikličkog intervala u odnosu na početnu poziciju cikličkog prefiksa. Ako je ova vrijednost negativna, onda to znači da se ciklički interval nalazi prije CP-a.  FIR_Taps – broj tapova FIR filtra.  FIR_withInterp – označava da li je FIR filter s interpolacijom.  FIR_FilterType – tip FIR filtra, RRC, Idealni NF filter ili EquiRipple.Odabirom kartice Summary moguće je dobiti uvid u konestelacijski dijagram svakog odkorisničkih terminala te je moguće generisati mapu/mrežu bloka resursa kao na slijedećojslici. Sl.2. 18 Mreža/mapa alociranih blok resursa 31
  34. 34. 2.2.1.3 Blok Tx RF Struktura Tx RF sastoji se od sljedećih blokova: Oscillator O1 te blokovi EnvToCx,Modulator i CxToRect. Blokovi CxToRect, Modulator i EnvToCx povezani su respektivno ujedan niz kako je i prikazano na slici 2.19 . Struktura prikazana na slici 2.19 ponavlja se 8puta kako bi se implementirala 8x8 MIMO šema. Bitno je napomenuti da je ulaz za svaki od 8CxToRect blokova odgovarajući signal TxSig sa izlaza frm_TD bloka LTE_A_DL_SRC_1. Sl.2. 19 Dio jedne grane bloka Tx RFUlaz na svakom od Modulator blokova iz strukture Tx RF je i signal bloka Oscillator O1 (LOsignal) što se može vidjeti na slici iznad. Blok Oscillator O1 prikazan je na slici 2.20. Sl.2. 20 Blok Oscillator O1 Blok CxToRect (Complex to Real and Imaginary) konvertuje ulaznu kompleksnuveličinu u realni i imaginarni dio. Ovaj model čita jedan uzorak sa ulaza i piše po jedanuzorak na svaki od dva moguća izlaza. Na jedan izlaz šalje realnu vrijednost ulazne veličine, ana drugi imaginarnu vrijednost ulazne veličine. Blok Modulator implementira modulator koji može obavljati amplitudnu, faznu,frekvencijsku ili I/Q modulaciju. Modulator čita jedan uzorak sa ulaza i piše po jedan uzorakna svaki od svojih izlaza. LO ulaz je opcionalan, ako je izostavljen onda modulatorpredstavlja tipični modulator osnovnog opsega. 32
  35. 35. Blok EnvToCx ( Envelope to Complex) razlaže ulaznu veličinu na kompleksnuanvelopu i njenu karakterističnu frekvenciju. Za svaki ulazni uzorak, po jedan uzorak semapira na oba izlazna porta. Ukoliko je ulazni signal realni signal u osnovnom opsegu, ondaje izlaz ima realnu vrijednost koja odgovara ulaznoj vijednosti, a fc je signal kompleksneanvelope postavljen na 0 + 0*j sa karakterističnom frekvencijom jednakom nuli.Ukoliko je ulazni signal kompleksan signal (i * j*q sa karakterističnom frekvencijom f1različitom od nule) tada je izlaz kompleksna anvelopa postavljena na ulaznu vrijednost, a fc jesignal kompleksne anvelope postavljen na 0 + 0*j sa karakterističnom frekvencijom f1različitom od nule.2.2.1.4 Blok MIMO kanal Na slijedećoj slici je prikazan blok MIMO kanal modelaLTE_Advanced_DL_MIMO_8x8_Throughput u SystemVue-u. Sl.2. 21 Blok MIMO kanala modela LTE Advanced DLMIMO kanal LTE-A modela omogućava proračun propusnosti i BER/FER parametara.Dvoklikom na ikonu MIMO kanala otvara se GUI prozor u kojem je moguće podešavati 33
  36. 36. različite parametre kanala. Parametri MIMO kanala mogu se podijeliti na: sistemskiparametri, antenski parametri i parametri modela kanala. 1. Sistemski parametri kanala Na slici 2.22 su prikazani sistemski parametri MIMO kanala. Sl.2. 22 Sistemski parametri MIMO kanala  System Setting – označava smjer komunikacije. Kako je u pitanju DL komunikacija sa slike 2.22 se vidi da je isto i odabrano.  Carrier Frequency – označava frekvenciju nosioca izraženu u Hz.  Sampling Rate – označava frekvenciju uzorkovanja ulaznog signala u Hz.  Random Seed – označava korak generatora slučajnih cijelih broja raspona [0, 2^32-1]. Kada je korak postavljen za nulu, podaci simulacije generišu se slučajno za svaku od procedura simulacije. Za svaku nenultu vrijednost simulacija se može ponoviti.  Drop Interval – označava interval u sekundama tokom kojeg su svi veliki parametri imaju konstantnu vrijednost. Raspon ovog intervala je od 0.001 do beskonačno.  Output Files – označava mogućnost da se koeficijenti kanala i korelacijska matrica uvezu iz drugog radnog prostora. 2. Antenski parametri MIMO kanala 34
  37. 37. Na slijedećoj slici su prikazani antenski parametri MIMO kanala. Sa slike 2.23 se vidi da zapredajne i prijemne antene postoje isti parametri, tako da je dovoljno opisati samo predajneparametre. Sl.2. 23 Antenski parametri MIMO kanala  TxPositionX – označava x koordinatu Tx (predajne) antene, u jedinicama talasne dužine, u opsegu [-20,20]. Default-na vrijednost je [0, 0.0].  TxPositionY - označava y koordinatu Tx (predajne) antene, u jedinicama talasne dužine, u opsegu [-20,20]. Default-na vrijednost je [0, 2].  TxAntennaPatternType – označava vrstu predajne antene koja može biti omnidirekciona, sektorska (tri ili šest sektora), te je moguće i podesiti vrstu antene na osnovu file-a u kojem je ista specificirana (a koji se „uvozi“ pomoću ovog prozora- parametra).Za prijemnu antenu definisani su isti parametri i imaju isto značenje kao i prethodnoprezentirani parametri. U slučaju definisanja tipa antene pomoću vanjskog file-a pogledatiHelp meni SystemVue programskog paketa za uputstvo i objašnjenje odgovarajućihparametara. 3. Parametri kanala MIMO modelaNa slici 2.24 su prikazani parametri modela kanala koji su u nastavku rada i objašnjeni. 35
  38. 38. Sl.2. 24 Parametri MIMO modela kanala  LTE-A Channel Scenario – označava vrstu LTE-A scenarija koji može biti: InH, UMiO2I, UMi, SMa, UMa, RMa te scenarij kreiran od strane korisnika. Default-na vrijednost ovog parametra je InH. Ovi scenariji odnose se na IMT-Advanced testna okruženja (tabela 2.2).Testno okruženje Indoor Mikro-ćelija Osnovna urbana Visoka sredina brzinaImplementirani Indoor hotspot Urban mikro Urban makro Rural makroscenarijModel kanala InH UMi UMa RMaVisina bazne antene 6 m, montirana na 10 m, ispod 25 m, iznad krova 35 m, iznad stropu krova krova Tabela 2. 2 Scenariji kanala  ThetaBs – označava ugao između BS-MS LOS (engl. Line of Sight) linije i BS broadside izražena u stepenima. Može imati vrijednost u rasponu [-180, 180]. Default- na vrijednost ThetaBs=0. 36
  39. 39.  ThetaMs - – označava ugao između BS-MS LOS (engl. Line of Sight) linije i MS broadside izražena u stepenima. Može imati vrijednost u rasponu [-180, 180]. Default- na vrijednost ThetaMs=0.  MsVelocity – označava brzinu kretanja mobilne stanice u km/h. Može biti u rasponu od [0, 200], a default-na vrijednost ovog parametra je 50.  MsDirection – označava smjer kretanja mobiln stanice, izražen je u stepenima, a može uzeti vrijednost [-180, 180]. Default-na vrijednost je 30.  UsedFixedCDLParameter – označava da li su koriste ili ne koriste CDL parametri. Default-na vrijednost ovo parametra YES.  UseDualPlarise – označava da li se koristi ili ne koristi dupla polarizacija. Default-na vrijednost ovo parametra NO.  UseShadowModel – označava da li se koristi ili ne koristi model zasjenjavanja (engl. Shadow model). Default-na vrijednost ovo parametra NO.  UseInteraClusterDelays – označava da li postoji ili ne postoji kašnjenje unutar klastera. Default-na vrijednost ovo parametra NO.  UseManualPropControl – označava da li se koriste maulani uslovi modela propagacije. Default-na vrijednost ovo parametra YES.  UseLOS – predstavlja uslove propagacije, uz prethodno navedeni parametar može se aktivirati. Default-na vrijednost ovo parametra NO. Uz scenarij UMiO2I ovaj parametar ne može izvršavati svoje funkcionalnosti.  UsePathLossModel – označava da li se koristi ili ne koristi Path Loss model slabljenja signala. Default-na vrijednost ovo parametra NO.Detaljnije o prethodno pobrojanim i prezentovanim parametrima pogledati Help meniSystemVue programskog paketa (posebnu u slučaju da se odabere korištenje Path Loss modelakao modela propagacije u kanalu).2.2.1.5 Blok Rx RF Struktura Rx RF sastoji se od sljedećih blokova: Noise Density, CxToEnv,Demodulator i RectToCx bloka. Blokovi CxToEnv, Noise Density, Demodulator i RectToCxpovezani su respektivno u jedan niz kako je i prikazano na slici 2.25. Struktura prikazana naslici 2.25 ponavlja se 8 puta kako bi se implementirala 8x8 MIMO šema. Bitno je napomenutida je ulaz za svaki od 8 CxToEnv blokova izlaz MIMO kanala. 37
  40. 40. Sl.2. 25 Jedna grana bloka Rx RF Blok CxToEnv (Complex to Real and Envelope) konvertuje ulaznu kompleksnuveličinu u veličinu sa kompleksnom anvelopom na izlaz koristeći karakterističnu frekvencijuudruženu sa signalom kompleksne anvelope sa ulaza fc. Ovaj model čita jedan uzorak sa obaulaza i piše jedan uzorak na odgovarajući izlaza. Ovaj blok može se posmatrati kao modulatorna čijem se izlazu dobiju I i Q vrijednosti ulaza i njegove frekvencije nosioca Fc. Ukoliko jeulaz fc signal koji nema kompleksnu anvelopu, tad je izlaz samo realni signal, a imaginarnidio ulaznog signala se zanemaruje. Blok Noise Density dodaje šum signalu koji dolazi na Rx RF strukturu. Prilikom svakeiteracije, ovaj blok iščitava jedan uzorak sa ulaza i ispisuje jedan uzorak na izlaz. GUI prozorza podešavanje parametara ovog bloka dat je na slici 2.26. Ovaj blok sadrži sljedećeparametre (koji su također prikazani na slici 2.26):  NDensityType – označava vrstu šuma koji se dodaje, a može biti: konstantan aditivni šum ili frekventni šum. Default-na vrijednost je konstantan aditivni šum.  NDensity – označava spektralnu gustinu šuma koji se dodaje. Default-na vrijednost je 0 W.  NDensityFreq – označava specifikaciju spektralne gustine aditivnog šuma u odnosu na frekvenciju, Hz.  NDensityPower - označava specifikaciju spektralne gustine aditivnog šuma u odnosu zauzeti spektar, dBm/Hz.  RefR – označava specifičnu otpornost čija je default-na vrijednost 50 ohma. 38
  41. 41. Sl.2. 26 GUI prozor za podešavanje parametara Noise Density blokaUkupna snaga šuma koji je dodat ulaznom signalu može se odrediti kao proizvodNDensity*BW. Blok Demodulator implementira demodulator koji može obavljati amplitudnu, faznu,frekvencijsku ili I/Q demodulaciju. Demodulator čita jedan uzorak sa ulaza, ulazne vrijednostimoraju biti kompleksne vrijednosti, i piše po jedan uzorak na svaki od svojih izlaza. Zadetaljnije specifikacije parametara ovog bloka pogledati Help meni SystemVue programskogokruženja. Blok RectToCx konvertuje ulazni realni i imaginarni dio kompleksne veličine ukompleksnu vrijednost. Ovaj model čita jedan uzorak sa ulaza i piše po jedan uzorak na svomizlazu.2.2.1.6 Blok LTE-A BB Reciever Kao i u slučaju bloka LTE_A_DL_Src_1, downlink predajnika, parametri ovog blokasa slike mogu se podijeliti na sljedeće: sistemski parametri, parametri za kontrolu kanala,parametri za podešavanje MIMO sistema, parametri za alokaciju blokova resursa, parametriza kontrolu snage, parametri za oblikovanje spektra predajnog signala i parametri za algoritamprijemnika. Sistemski parametri, parametri korisničkih terminala/parametri za dodjelu blokaresursa, parametri za podešavanje MIMO sistema, parametri za kontrolu snage su isti kao i kodbloka za LTE predajnik. Stoga, u ovom dijelu opisat će se samo parametri za algoritamprijemnika. 39
  42. 42. Sl.2. 27 Blok LTE-A BB Reciever (LTE-A prijemnik) Sl.2. 28 Parametri algoritma prijemnika PreDownsampling – odnosi se na to da li se koristilo poduzorkovanje ili ne. 40
  43. 43.  SyncMode – označava sinhronizaciju za svaki port posebno ili sinhronizaciju za sve portove, odnosno, SyncPerPort ili AverageSync. Default-na vrijednost ovog parametra je AverageSync. ReceiverDelay – kašnjenje koje unosi prijemnik, može biti postavljen na vrijednost od jednog okvira ili jednog podokvira. Ako prijemnik koristi zatvorenu petlju za HARQ simulaciju, ovaj parametar se treba postaviti na vrijednost kašnjenja od jednog podokvira, dok u drugom slučaju kada se ne koristi HARQ postavlja na vrijednost od jednog okvira. Ovaj parametar utječe na ponašanje vremenske i frekvencijske sinhronizacije. SearchType – definiše način na koji se obavlja vremenska sinhronizacija, Ako je postavljen SearchType = Search every frame kompletna procedura pretraživanja se obavlja za svaki okvir, opseg pretraživanja je definisan parametrom SearchRange. Kada je SearchType = Search+Track, za prvi okvir se obavlja kompletna procedura pretraživanja dok se za ostale okvire obavlja proces praćenja u opsegu definiranom parametrom TrackRange. Ovaj parametar je validan jedino kada je ReceiverDelay = One frame delay (10ms). SearchRange – definiše opseg pretraživanja za sve okvirove kada je SearchType = Search every frame, i za prvi okvir kada je SearchType = Search+Track. Ovaj parametar je validan jedino kada je ReceiverDelay = One frame delay (10ms). TrackRange - definiše opseg pretraživanja za ostale okvirove kada je SearchType = Search+Track. Ovaj parametar je validan jedino kada je ReceiverDelay = One frame delay (10ms). FreqSync – opseg za frekvencijsku sinhronizaciju, koji može biti postavljen na non, <100Hz, <15kHz, <35kHz. ChEstimatorMode – način estimacije kanala, može biti postavljen na Linear, MMSE_2D ili For EVM. Detaljnije o ovim načinima estimacije kanala pogledati u Help meniju. MIMO Decoder for UE1 SM Mode – označava mod MIMO dekodera za prostorni multipleksing korisničkog terminala UE1, a može biti: ZF (Zero Forcing), MMSE ili MLD. Default-na vrijednost ovog parametra je ZF jer je jedino njega trenutno moguće i implementirati u ovom radnom okruženju. 41
  44. 44.  MMSE_RBWinLen – broj blokova resursa uključeni u obavljenje MMS 2D estimacije. Ovaj parametar je validan samo kada je ChEstimatorMode = MMSE_2D.  SNR – odnos signal-šum na svakoj prijemnoj anteni u dB za PDSCH kanale. Ovaj parametar je koristan za estimator kanala.  Tmax – maksimalno kašnjenje kod kanala sa više putanja. Ovaj parametar je koristan za estimator kanala.  Fmax – maksimalan Doplerov pomak. Ovaj parametar je koristan za estimator kanala.  Sym_StartPos – početna pozicija za FFT operaciju za dobijanje OFDM simbola u odnosu na početnu poziciju OFDM simbola poslije CP-a.  DemapperType – tip demapiranja simbola u bite. Može biti postavljen na Hard, Soft ili CSI (engl. Channel State Information). Općenito, dekoder sa CSI ima najbolje performanse, dok dekoder s tvrdim odlučivanjem ima najgore performanse.  DemapperMaxLevel – predstavlja nivo izlaznih soft bita poslije demapiranja čiji se broj nalaze u opsegu [-DemapperMaxLevel, DemapperMaxLevel]. Ovaj parametar je validan samo kada je DemapperType postavljen na Soft ili CSI. Obično je ovaj nivo postavljen na 100 za QPSK i 1 za 16/64 QAM .  TC_Iteration – broj iteracija za Turbo dekoder.2.2.1.7 Blok Throughput Blok Throughput omogućava mjerenje veličine Throughput (propusnosti), a prikazanje na slici 2.29. Blok ima dva ulazna parametra: CRCParity i TBS. Parametar CRCParityoznačava CRC rezultat primljenog bloka bita (0:NACK; 1:ACK). Parametar TBS (engl.Transparent Block Size) označava transparentnu veličinu bloka trenutnog podokvira.Navedene ulazne veličine mogu se vidjeti na slici. 42
  45. 45. Sl.2. 29 Blok ThroughputParametri koji opisuju ovaj blok prikazani su na slici 2.30 i prezentovani u nastavku rada. Sl.2. 30 Parametri bloka Throughput  SubframeStart – indeks koji označava početak podataka podokvira. Default-na vrijednost ovog parametra je 1.  SubframeStop – indeks koji označava kraj podataka podokvira. Default-na vrijednost ovog parametra je 100.  StatusUpdatePeriod – označava status perioda ažuriranja u broju podokvira. Default- na vrijednost ovog parametra je 20.Na osnovu ulaznih parametara Throughput se računa i za PDSCH i PUSCH. Ukoliko jeTBS=0 to znači da transportni blok nije alociran u trenutnom podokviru. Ovaj slučaj se javljaukoliko je u pitanju TDD mod prenosa, ili ako je ručno podešena veličina bloka u podokviru 43
  46. 46. na vrijednost 0. U slučaju parametra CRCParity on može imati dvije vrijednosti: 0 ili 1.Vrijednost 1 označava da je CRC provjera uspješno završena, dok 0 označava da provjeranije uspješno završena. Za ovaj model korišten je scenarij u kojem je LTE prijemnik zakasnioza jedan podokvir, tako da proračun Throughput počinje minimalno od drugog podokvira.Ovaj blok kao izlaz daje izračunate vrijednosti za BLER, srednju propusnost i normalizovanupropusnost koje se smještaju u SweepDataSet. Relacije na osnovu kojih se računaju navedeneveličine su:  (2.1)  [bps], (2.2)  . (2.3)2.3. Opis testnih scenarija Propusnost je važna mjerna karateristika za LTE-A prijemnik. Mnogi parametri utječuna propusnost, te s ciljem uočavanja koji parametri sistema najviše utječu na propusnostsistema testirani su različiti scenariji. Kroz poglavlje 2.2 opisane su default-ne postavkeparametara sistema. Oni parametri koji su zajednički za cjelokupan sistem mogu se vidjeti uParameters u sklopu dizajna modela i dati su u slijedećoj tabeli. Tabela 2. 3 Default-ni parametri testnog modelaOstali parametri koji su korisnički podešeni mogu se naći unutar Equations u sklopu dizajnamodela i sumirani su u slijedećoj tabeli. 44
  47. 47. Tabela 2. 4 Varijabilni parametri testnog modelaU slijedećoj tabeli su dati parametri testiranih scenarija, koji su promjenjeni u odnosu nadefault-ne postavke.Testirani Promjena parametra u odnosu na default-ne postavkescenarijiScenarij 1 -Scenarij 2 FrameMode=TDD modScenarij 3 Bandwith=5:BW 20 MHzScenarij 4 Channel Scenario= UMiScenarij 5 UE1_RB_Alloc=[0,41], povećan broj RB dodjeljenih UE1, ostali pet UE imaju [0,0] tj. nisu im dodjeljeni RB. Maksimalan broj RB je 50.Scenarij 6 Maximum number of HARQ transmission=2 Tabela 2. 5 Testirani scenarijiZa sve testirane scenarije parametar broj podokvira je postavljen na 30 i SNR uzimavrijednosti od 14 do 20 dB, u cilju ubrzanja simulacije, jer s default-nim 2000 podokvira zajedan scenarij simulacija traje 5 sati. Pokušali smo testirati i utjecaj načina UE transmisije,prvenstveno zatvorene petlje SM i MU-MIMO, no navedene tehnike nisu implementirane uovoj verziji SystemVue. Također, scenariji kanala za ruralna i urbana makro-ćelijska područjadaju netačne rezultate, srednja propusnost je nula za sve vrijednosti SNR-a. 45
  48. 48. 2.4. Rezultati simulacije testnih scenarija Kako je već spomenuto razmatrani model analizira propusnost u ovisnosti SNR-a.Throughput Fraction se definiše kao omjer ispravno primljenih bita tokom određenog periodai ukupnog zauzetog propusnog opsega (odnosi se na maksimalnu ostvarenu propusnost). Naslijedećim slikama 2.31-2.36 predstavljeni su grafici normalizirane propusnosti u funkcijiSNR-a za šest testiranih scenarija. Također, bitno je napomenuti da u SystemVue ovaj modelpredstavlja samo konfiguraciju 8x8 MIMO šeme na DL, mogućnost agregacije kanala nije jošuvijek implementirana tako da nije moguće postići brzine od 1Gbps. Svi testirani scenarijipodrazumjevaju upotrebu mobilnog terminala koji podržava najveći broj soft bita. Naravno, iposjedovanje mobilnog terminala niže kategorije utječe na samu propusnost. No, taj utjecaj jemanje bitan u odnosu na druge sistemske parametre, koji su od interesa u ovom radu.Također, svi testirani scenariji podrazumjevaju upotrebu 64 QAM modulacione šeme za UE1u svim dodjeljenim poluokvirovima. Kao što je poznato ova šema obezbjeđuje većupropusnost, ali i veći BLER, koji se može svesti na malu vrijednost upotrebom većegpropusnog opsega. Iz već poznatog utjecaja reda modulacione šeme na performanse sistema,utjecaj modulacione šeme na propusnost nismo testirali. Scenarij 1 30 27 24 21 Normalizovana propsunost [%] 18 15 12 9 6 3 0 14 14.6 15.2 15.8 16.4 17 17.6 18.2 18.8 19.4 20 SNR [dB] LT E_A_DL_MIMO_8x8_Throughput__L1_ThroughputFraction_Copy Sl.2. 31 Normalizirana propusnost vs SNR za scenarij 1 46
  49. 49. Scenarij 2 20 18 16 14Normalizirana propusnost [%] 12 10 8 6 4 2 0 14 14.6 15.2 15.8 16.4 17 17.6 18.2 18.8 19.4 20 SNR [dB] LT E_A_DL_MIMO_8x8_Throughput__L1_ThroughputFraction_Copy2 Sl.2. 32 Normalizirana propusnost vs SNR za scenarij 2 Scenarij 3 100.5 100.4 100.3 100.2Normalizirana propusnost [%] 100.1 100 99.9 99.8 99.7 99.6 99.5 14 14.6 15.2 15.8 16.4 17 17.6 18.2 18.8 19.4 20 SNR [dB] LT E_A_DL_MIMO_8x8_Throughput__L1_ThroughputFraction_Copy Sl.2. 33 Normalizirana propusnost vs SNR za scenarij 3 Scenarij 4 100 92 84 76Normalizirana propusnost [%] 68 60 52 44 36 28 20 14 14.6 15.2 15.8 16.4 17 17.6 18.2 18.8 19.4 20 SNR [dB] LT E_A_DL_MIMO_8x8_Throughput__L1_ThroughputFraction_Copy Sl.2. 34 Normalizirana propusnost vs SNR za scenarij 4 47
  50. 50. Scenarij 6 30 27 24 21 Normalizirana propusnost [%] 18 15 12 9 6 3 0 14 14.6 15.2 15.8 16.4 17 17.6 18.2 18.8 19.4 20 SNR [dB] LT E_A_DL_MIMO_8x8_Throughput__L1_ThroughputFraction_Copy Sl.2. 35 Normalizirana propusnost vs SNR za scenarij 5 Scenarij 6 30 27 24 21 Normalizirana propusnost [%] 18 15 12 9 6 3 0 14 14.6 15.2 15.8 16.4 17 17.6 18.2 18.8 19.4 20 SNR [dB] HARQ Sl.2. 36 Normalizirana propusnost vs SNR za scenarij 6Za sve scenarije pri vrijednosti SNR od 20 dB očitane su vrijednosti za BLER, srednju inormaliziranu propusnost iz Sweep1Data(DataSet)-a i one su date u slijedećoj tabeli. 48
  51. 51. SNR=20 dB BLER Srednja propusnost [Mbps] Normalizirana propusnost [%] Scenarij 1 0.733 9.173 30 Scenarij 2 0.917 1.019 13.04 Scenarij 3 0 30.58 100 Scenarij 4 0 30.58 100 Scenarij 5 0.733 15.8 26.667 Scenarij 6 0.7 9.173 30 Tabela 2. 6 Karakteristične veličine za testirane scenarije pri SNR = 20 dB2.5. Zaključak na osnovu rezultata simulacije Testiranih šest scenarija omogućavaju uvid u parametre koji najviše utječu na propusnost iBLER. Zbog malog broja procesiranih podokvirova dobiveni rezultati su s manjompreciznošću, a u našem slučaju preciznost je sporedni cilj. Akcenat je stavljen na utjecajpojedinih parametara sistema na same performanse. SNRZa sve testirane scenarije vrijedi da je propusnost veća za veću vrijednost SNR-a. Zbogekonomske/energetske neisplativosti teži se pronalasku onih tehnika kojima će se propusnostpovećati pri malim vrijednostima SNR-a. FDD ili TDD modSlike 2.31 i 2.32 jasno pokazuje prednost FDD moda u odnosu na TDD. Normaliziranapropusnost je čak dva puta veća kada se koristi FDD mod. Srednja propusnost je manja za 2Mbps, a BLER je također veći za TDD mod, što potvrđuje prednost FDD moda. Širina propusnog opsegaDodjelom većeg propusnog opsega korisniku moguće je znatno poboljšati performanse (slika2.31 vs 2.33). U našem slučaju propusni opseg je povećan dva puta (20 MHz), a srednjapropusnost se povećala tri puta i konstantna je za bilo koju vrijednost SNR-a. Dakle, pridovoljno velikom propusnom opsegu iste performanse je moguće postići s manjim SNR-om. 49
  52. 52. Može se konstatovati da povećanje propusnog opsega ima iste posljedice kao i povećanjeSNR-a, što se može uočiti na osnovu vrijednosti BLER koji je u ovom slučaju jednak nuli. Profil kanalaPo default-nim postavkama profil kanala je IMT-Advanced indoor okruženje. Promjenomprofila kanala na tipično urbano makro-ćelijsko okruženje moguće je zapaziti znatno boljeperformanse (slika 2.31 vs 2.34). Srednja propusnost je reda 30 Mbps a BLER je sveden nanula za SNR od 20 dB. Indoor okruženje predstavlja najnepovoljniji scenarij kanala, zbogefekta shadowing-a i brojnih refeleksija signala, broja ljudi, zidova i sl. S dovoljno visokomvrijednošću SNR moguće je postići iste performanse kao i za druge scenarije kanala, mada jeto neisplativo i primjenjuju se druge tehnike u cilju povećanja propusnosti u ovimokruženjima, poput povećanja propusnog opsega kanala. Broj resursnih blokovaU scenariju 5 korisniku UE1 dodijeljeno je dva puta više resursnih blokova nego u slučajuscenarija 1. Na osnovu tabele 2.6 i slika 2.31 i 2.35 može se zaključiti da povećanje broja RButječe jedino na srednju propusnost koja je neznatno povećana, dok su BLER i normaliziranapropusnost približno iste vrijednosti. HARQHibridne ARQ procedure kombinuju klasični ARQ princip sa nekim FEC kodom. Ovakvarealizacija podrazumjeva da se paket (formiran dodavanjem CRC redundanse nainformacionu sekvencu) prije slanja koduje FEC tehnikom. Zaštitni kod ima zadatak daispravi greške koje se najčešće dešavaju, a pojava grešaka koje nije u stanju da korigujedovodi do retransmisije paketa, pri čemu se može dodati veći udio redudanse pri ponovnomslanju. Na osnovu slika 2.31 i 2.36 (scenarij 1 ima dva puta više HARQ retransmisija uodnosu na scenarij 6) može se zaključiti da više HARQ retransmisija ima za posljedicu većupropusnost. HARQ proces s manjim brojem retransmisija može postići iste performanse kaoonaj proces s većim brojem retransmisija ali tek pri dovoljno velikom SNR-u (tabela 2.6).Također, nulta propusnost na grafiku 2.36 znači da je BLER-u jednak 1. Drugim rječima,HARQ proces s većim brojem retransmisija osigurava manji BLER pri malim vrijednostimaSNR-a. 50
  53. 53. Zaključak Uvođenje LTE/SAE arhitekture nije proces koji će biti nadogradnja na postojećumobilnu mrežu već izgradnja nove mreže. Iako postojeći operateri već imaju izgrađenupristupnu, prenosnu mrežu kao i infrastrukturu jezgre, intervencije na svakom segmentu ćebiti nezaobilazne: od nadogradnje ili zamjene postojećih baznih stanica, preko uvođenja IPv6bazirane all-IP mreže, pa sve do zamjene terminalne opreme i kreiranja novih usluga na novojplatformi. Evolucija ka LTE i LTE-A podrazumjeva smanjivanje broja mrežnih elemenata ucilju postizanja što veće jednostavnosti arhitekture mreže. Također, teži se potpunom prelaskuna mreže sa komutacijom paketa što predstavlja prve korake ka nastanku all-IP ravnearhitekture. Unapređenjem arhitekture mreže dolazi do revolucije u komunikacijama ieksponencijalnog razvoja širokopojasnih mreža nove generacije koje predstavljaju prioritetsvih zemalja koje imaju želju da se ravnopravno uključe u informaciono društvo i podignukonkurentnost svojih privreda. Iako su neke tvrtke poput Siemens, Nokia, Nortel i Verizonzapočele demonstracije LTE prototipa sistema već 2006. i 2007. god., implementacija LTE-Ase očekuje tek krajem 2013. god. Ipak, LTE-A predstavlja budućnost svijeta telekomunikacijai koliko će vremena trebati da LTE i LTE-A zažive kao glavni globalni komunikacijskistandard teško je procijeniti. U ovom radu simulacijom modela LTE-A DL MIMO 8x8 sistema u SystemVue2011.10 pokazan je odnos propusnosti i SNR-a, u ovisnosti od sistemskih parametara.Pokazano je da FDD mod ima bolje performanse u odnosu na TDD mod. BLER se možeznačajno smanjiti ukoliko se poveća propusni opseg. S druge strane povećanjem propusnogopsega srednja propusnost se može znatno povećati. HARQ tehnika značajno povećavaperformanse sistema pri malim vrijednostima SNR-a. Analizom razmatranog modela, uočenoje da mnoge tehnike uvedene LTE-A tehnologijom nisu implementirane u SystemVue2011.10. Dakle, razmatrani model je model LTE sistema sa 8x8 MIMO tehnikom na DL-u, stim da su implementirani UE specifični referentni signali, bez kojih ne bi bilo mogućerealizirati MIMO 8x8 na DL. Implementacija karakterističnih tehnika za LTE-A se očekuje ubliskoj budućnosti. 51
  54. 54. Literatura[1] Christopher Cox. An introduction to LTE, LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G mobile communications. A John Wiley & Sons, Ltd., Publication, United Kingdom, 2012.[2] Web: LTE-Advanced release 10 , pristup ostvaren 25.01.2013.[3] K. Fazel, S. Kaiser. Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems, From OFDM and MC-CDMA to LTE and WiMAX. A John Wiley & Sons, Ltd., Publication, United Kingdom, 2008.[4] Web: LTE-A overview, pristup ostvaren 25.01.2013.[5] Harri Holma, Antti Toskala. LTE for UMTS – OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access. John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 978-0-470-99401-6, 2009.[6] Abd-Elhamid M. Taha, Najah Abu Ali, Hossam Hassanein. LTE, LTE-Advanced and WiMAX. John Wiley & Sons, Ltd. Published 2012.[7] Web: LTE-Advanced, pristup ostvaren 25.01.2013.[8] Web: Introduction in MIMO , pristup ostvaren 25.01.2013.[9] Web: LTE and LTE-A , pristup ostvaren 26.01.2013.[10] Web: Peak-Througput of LTE-A , pristup ostvaren 26.01.2013.[11] SystemVue 2011.10 Help 52
  55. 55. SkraćeniceAPN Access Point NameARQ Automatic Repeat reQuestAWGN Additive White Gaussian NoiseBER Bit Error RateBLER Block Error RateBPSK Binary Phase Shift KeyingCCITT Consultative Committee for International Telephony and TelegraphyCDMA Code-Division Multiple AccessCP Cyclic PrefixE-DCH Enhanced Dedicated ChannelEDGE Enhanced Data Rates for GSM EvolutionEPC Evolved Packet CoreETSI European Telecommunications Standards InstituteE-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access NetworkFCC Federal Communications CommissionFDD Frequency-Division DuplexFDMA Frequency-Division Multiple AccessFFT Fast Fourier Transform 53
  56. 56. 3GPP Third Generation Partnership ProjectGPRS General Packet Radio ServiceGSM Global System of MobileHSDPA High-Speed Downlink Packet AccessHSS Home Subscriber ServerHSUPA High-Speed Uplink Packet AccessIEEE Institute of Electrical and Electronics EngineersIP Internet ProtocolISM Industrial, Science and MedicalLAN Local Area NetworkLTE Long Term EvolutionMAC Media Access LayerMAN Metropolitan Area NetworkMCM Multi-Carrier ModulationMME Mobility Management EntityMMSE Minimum Mean Square ErrorOFDM Orthogonal Frequency-Division MultiplexingOFDMA Orthogonal Frequency-Division Multiple AccessPCRF Policy and Charging Rules FunctionPDCP Packet Data Convergence ProtocolPDDCH Physical Downlink Control ChannelP-GW PDN Gateway 54
  57. 57. PHICH Physical Hybrid ARQ Indicator ChannelPSS Primary Synchronisation SequencesRAN Radio Access NetworkRNC Radio Network ControllerRRM Radio Resource ManagementQoS Quality of ServiceSAE System Architecture EvolutionSC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple AccessS-GW Serving GatewaySNR Signal-to-Noise RatioSSS Secondary Synchronisation SequencesTDD Time-Division DuplexTDMA Time-Division Multiple AccessUMTS Universal Mobile Telecommunications SystemUTRA Universal Terrestrial Radio AccessWAN Wide Area NetworkWCDMA Wideband Code Division Multiple Access 55

×