Написать статью/ доклад

Беспроводный доступ по стандарту LTE

Система LTE была разработана для того, чтобы предоставить
пользователям доступ к всевозможным сервисам, а также к сети Интернет
посредством протокола IP. Сеть LTE состоит из множества узлов. Все узлы
сети принято делить на две категории. Узлы, относящиеся к сети
радиодоступа (radio access) и узлы опорной сети (core network). Ключевым
элементом, определяющим эффективность любой радиосети, являются
алгоритмы и механизмы, используемые для передачи данных между базовой
станцией (БС, в англоязычной литературе – eNodeB) и мобильными
станциями (МС, в англоязычной литературе – UE).
Начнем с радиуса соты. Согласно требованиям к системе LTE, при
радиусе соты в 5 км, все требования к спектральной эффективности,
пропускной способности и работы с мобильными абонентами должны
поддерживаться. При радиусе соты в 30 км допускается ухудшение в
показателях производительности.
Для обеспечения двунаправленной передачи данных между БС и МС
технологией LTE поддерживается как частотный (FDD), так и временной
дуплекс (TDD). Для частотного дуплекса определено 15 парных частотных
диапазонов (частоты от 800 МГц до 3.5 ГГц), а для временного – 8. При этом,
ширина радиоканала может быть различной. Допустимы следующие
значения: 1.4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц. В качестве систем множественного
доступа в LTE используются OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple
Access) в нисходящем канале и SC-FDMA в восходящем канале.
При использовании технологии OFDMA весь имеющийся спектр
разбивается на поднесущие, ортогональные друг другу. В зависимости от
используемой ширины канала общее количество поднесущих может быть 72,
180, 300, 600, 900 или 1200. Каждая из поднесущих может иметь свой вид
модуляции. Могут использоваться следующие модуляции: QPSK, 16QAM,
64QAM. Множественный доступ организуется за счет того, что одна часть

поднесущих выделяется одному пользователю к кадре, другая часть
–второму пользователю и т.д.
Основной плюс технологии OFDMA заключается в том, что она
позволяет бороться при приеме сигнала с негативными эффектами,
вызванными многолучевым распространением. Однако, этой технологии так
же присущи и некоторые недостатки. Основные из них заключаются в том,
что данная технология очень чувствительна к синхронизации по частоте. А
также, сгенерированный OFDMA сигнал обладает высоким PAPR (Peak to
Average Ratio). Это в свою очередь сказывается на том, что используемый
усилитель сигнала будет работать в нелинейных участках своей
характеристики. Поэтому его эффективность будет низкой, что достаточно
критично для устройств с ограниченным запасом энергии (мобильных
терминалов). Из-за этого в восходящем канале LTE используется другая
технология множественного доступа, а именно SC-FDMA (Single Carrier
Frequency Division Multiple Access).
Отличие SC-FDMA от OFDMA заключается в том, что в SC-FDMA
используется дополнительная обработка сигнала для снижения PAPR. В SC-
FDMA в качестве такой дополнительной обработки сигнала используется
преобразование Фурье. Так же, как и в нисходящем канале, в восходящем
канале могут использоваться следующие виды модуляции: QPSK, 16QAM,
64QAM.
Стандарт LTE также поддерживает технологию передачи MIMO
(Multiple Input Multiple Output), которая позволяет существенно увеличить
пиковую скорость передачи данных и значение спектральной эффективности.
Суть технологии MIMO заключается в том, что при передаче и приеме
данных используется несколько антенн с каждой стороны. Разные антенны
могут передавать одни и те же данные, в этом случае повышается надежность
передачи данных, но не скорость передачи. Также разные антенны могут
передавать различные потоки данных, при этом увеличивается скорость
передачи данных. Максимально в нисходящем канале технологией LTE

поддерживается схема 4х4. Это означает, что на передающей и приемной
стороне используется по четыре антенны. В этом случае скорость передачи
данных может быть увеличена до 4-х раз (в действительности чуть меньше
из-за увеличения количества пилотных сигналов).
При использовании технологии MIMO и ширине канала 20 МГц
максимальная скорость передачи данных может достигать 300 Мбит/с в
нисходящем канале и 170 Мбит/с в восходящем.
В требованиях к LTE значения спектральной эффективности указаны
как 5 бит/с/Гц для нисходящего канала и 2.5 бит/с/Гц для восходящего канала
(что соответствует скоростям передачи данных в 100 Мбит/с и 50 Мбит/с).
При этом высокие показатели производительности должны поддерживаться
для мобильных пользователей, перемещающихся со скоростью до 120 км/ч.
Вариант организации связи между абонентом LTE и абонентом
телефонной сети общего пользования или провайдером сети Интернет:

Необходимость получения лицензии – да.
Пример успешного применения в РФ: Первые частоты для LTE в
России были выделены решением ГКРЧ (Госкомиссия по радиочастотам) в
сентябре 2011 года. Тогда ресурс получили «Скартел» («дочка» «МегаФона»)
и сам «МегаФон», МТС, «ВымпелКом» (бренд «Билайн»), а также
«Ростелеком» (впоследствии передал частоты своей «дочке» – «Т2 РТК
Холдингу», который работает под брендом Tele2). Срок этого решения
истекает в сентябре этого года. Изначально оно содержало условия
инвестировать не менее 15 млрд руб. в строительство сетей в год и к концу
2019 года обеспечить связью всю страну. При этом регион считался
охваченным LTE, если во всех его населенных пунктах размером более 50
тыс. жителей в средних и высших учебных заведениях доступен мобильный
интернет на скорости 1 Мбит/с.