UMTS TDD / TD WCDMA

Більшість мереж 3G UMTS використовують дуплексну схему з розподілом частот, де висхідна та низхідна лінії передають одночасно і використовують різні частоти. Однак дуплексний розподіл часу, TDD, де висхідна та низхідна лінії використовують одну частоту, але передають у різний час, має певні переваги за певних обставин.

Це особливо корисно, коли обсяг даних, необхідний для висхідної та низхідної ліній, різниться, оскільки можна відповідно регулювати тривалість часу, відведеного для висхідної та низхідної ліній.

Як результат, UMTS TDD був використаний для ряду мобільних Інтернет-з'єднань, хоча він не зазнав надзвичайно широкого використання.

TDD - дуплекс з поділом часу

Система зв'язку вимагає, щоб зв’язок був можливим в обох напрямках: до і від базової станції до віддаленої станції. Цього можна досягти кількома способами. Найбільш очевидним є передача на одній частоті та отримання на іншій. Різниця в частоті між двома передачами така, що два сигнали не перешкоджають. Це відоме як дуплекс з частотним поділом (FDD), і це одна з найбільш часто використовуваних схем, і вона використовується більшістю стільникових схем.

Також можна використовувати одну частоту і замість того, щоб використовувати різні розподіли частот, використовуйте різні розподіли часу. Якщо час передачі розділений на слоти, то передачі в одному напрямку відбуваються в одному часовому інтервалі, а в іншому напрямку - в іншому. Саме ця схема відома як дуплекс з поділом часу, TDD, і вона використовується для UMTS-TDD.

Для того, щоб системи радіозв'язку могли здійснювати зв'язок в обох напрямках, необхідно мати те, що називають дуплексною схемою. Дуплексна схема забезпечує спосіб організації передавача та приймача таким чином, щоб вони могли передавати та приймати. Існує кілька методів, які можна застосувати. Для застосувань, включаючи бездротовий та стільниковий телекомунікації, де потрібно, щоб передавач і приймач могли працювати одночасно, використовуються дві схеми. Один, відомий як FDD, або дуплекс з розподілом частоти використовує два канали, один для передачі, а другий для приймача. Інша схема, відома як TDD, дуплексний поділ часу використовує одну частоту, але виділяє різні часові інтервали для передачі та прийому.

При використанні системи TDD існує ряд характеристик, які є доречними для систем TDD. Ці характеристики потрібно враховувати при розробці або використанні систем TDD.

• Використання неспарених діапазонів: Зазвичай у висхідній лінії зв'язку (мережа на мобільний) трафік більше, ніж у висхідній лінії зв'язку (мобільна мережа). Відповідно, оператор може виділити більше часу для передачі низхідній лінії зв'язку, ніж висхідна лінія зв'язку. Це неможливо для парного спектру, необхідного для систем FDD, де неможливо перерозподілити використання різних смуг. В результаті цього можна дуже ефективно використовувати наявний спектр.
• Переривчаста передача: У будь-якій системі TDD необхідно перемикатися між транзитом і прийомом. Це займає певний проміжок часу. Мобільна та базова станції не лише потребують часу для перемикання між передачею та прийомом з точки зору нарощування або зниження потужності, а також встановлення будь-яких перехідних процесів. На додаток до цього, час, необхідний між передачею та прийомом, відповідає часу передачі між мобільною та базовою станцією. У підсумку потрібна охоронна стрічка.
• Перешкоди висхідної / низхідної лінії зв'язку: Оскільки висхідна та низхідна лінії зв'язку мають один і той же канал, між двома напрямками передачі можуть виникати перешкоди. Щоб подолати це, базові станції синхронізуються, щоб гарантувати, що вони не передаватимуть, коли приймає сусідня базова станція, інакше краще розташування та можливий більш високий рівень потужності спричинять перешкоди.
• Еквівалентні умови для висхідної та низхідної лінії зв'язку: Оскільки як висхідна, так і низхідна лінія використовують один і той же канал, вони підпадають під однакові умови поширення. У системах FDD, що використовують різні частоти для висхідної та низхідної ліній, існують значні відмінності. Використовуючи однакові умови затухання частоти, можна протидіяти більш ефективно.

Порівняння UMTS TDD / FDD

Хоча UMTS TDD і UMTS FDD обидва зазначені в одному стандарті і мають дуже багато властивостей, природно існують певні відмінності.

Примітки:
[1] для TD-SCDMA інтервал каналів становить 1,6 МГц
[2] OVSF = коефіцієнт розповсюдження ортогональної змінної

UMTS TDD в межах 3GPP

Усі стандарти для систем UMTS 3G були визначені під егідою 3GPP - партнерського проекту третього покоління. Стандарти визначають не тільки системи FDD, а й систему TDD.

У цих специфікаціях спочатку UMTS мав на меті використовувати спектр TDD для забезпечення високих швидкостей передачі даних у вибраних областях, що утворюють те, що можна назвати гарячими зонами 3G.

Деталі UMTS TDD

UMTS TDD використовує багато тих самих основних параметрів, що і UMTS FDD. Використовуються ті самі смуги пропускання каналу 5 МГц. UMTS TDD також використовує спектр прямого розподілу послідовності та різних користувачів, і те, що можна назвати "логічними каналами", розділяється за допомогою різних кодів розширення. Лише коли одержувач використовує той самий код у процесі кореляції, дані відновлюються. У W-CDMA всі інші логічні канали, що використовують різні коди розповсюдження, виглядають як шум на каналі і в кінцевому рахунку обмежують пропускну здатність системи. У UMTS TDD у приймачі використовується схема, відома як багатокористувацьке виявлення (MUD), яка покращує видалення перешкодних кодів, дозволяючи збільшити швидкість передачі даних та пропускну здатність.

На додаток до розділення користувачів за допомогою різних логічних каналів в результаті різних кодів розповсюдження, подальше розділення між користувачами може бути забезпечене виділенням різних часових інтервалів. У UMTS TDD є 15 часових інтервалів. З них три використовуються для накладних витрат, таких як сигналізація тощо, і це залишає дванадцять часових інтервалів для користувацького трафіку. У кожному часовому інтервалі може бути 16 кодів. Ємність розподіляється на замовлення за допомогою двовимірної матриці часових інтервалів та кодів.

Для того, щоб UMTS TDD досяг найкращої загальної продуктивності, транспортний формат, тобто модуляцію та пряме виправлення помилок, можна змінити для кожного користувача. Схеми вибираються мережею і залежатимуть від характеристик сигналу в обох напрямках. Форми модуляції вищого порядку дозволяють пристосувати більш високі швидкості передачі даних, але вони менш стійкі до шуму та перешкод, і це означає, що схеми модуляції з більшою швидкістю передачі даних використовуються лише тоді, коли потужність сигналу висока. Крім того, рівні прямого виправлення помилок можуть бути змінені. Коли ймовірні помилки, тобто коли потужність сигналу низька або рівні перешкод високі, Подібним чином необхідні більш високі рівні корекції помилок уперед за низьких вимог надсилання додаткових даних, і це уповільнює швидкість передачі корисного навантаження. Таким чином, можна досягти набагато вищих швидкостей передачі даних, коли сигнали сильні та рівні перешкод низькі.

Виділення спектра для UMTS TDD

Стандартні розподіли радіочастот для телекомунікаційних систем 3G у більшості країн світу. У Європі та багатьох інших областях спектр виділяється для UMTS FDD від 1920 МГц до 1980 МГц та від 2110 МГц до 2170 МГц. Для UMTS TDD спектр в основному розташований між 1900 МГц і 1920 МГц і між 2010 МГц і 2025 МГц. На додаток до цього існують деякі інші розподіли близько 3 ГГц.

Продуктивність UMTS TDD

UMTS TDD здатний підтримувати високі пікові швидкості передачі даних. Випуск 5 стандарту UMTS забезпечує HSDPA (високошвидкісний пакетний доступ до низхідної лінії зв'язку). Схема дозволяє використовувати схему модуляції вищого порядку, яка називається 16-QAM (16-точкова квадратурна амплітудна модуляція), яка забезпечує пікові швидкості 10 Мбіт / с на сектор при комерційному розгортанні. Наступний випуск збільшує модуляцію до 64-QAM і вводить скасування перешкод між клітинами (так зване генералізоване бруд) та MIMO (багаторазове введення, багаторазове виведення). У поєднанні вони збільшують пікову швидкість до 31 Мбіт / с на сектор.

Теми бездротового та дротового підключення:
Основи мобільного зв'язку2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT бездротові телефониNFC- Близькопольовий зв’язокОснови роботи з мережеюЩо таке CloudEthernetСерійні даніUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Поверніться до бездротового та дротового підключення

Перегляньте відео: 3G UMTS Architecture 12-UMTS Terrestrial Radio Access Network (Липень 2022).