3G. TD-SCDMA (Time Division Synchronized Code Division Multiple Access)
- Ogólny opis TD-SCDMA Standard TD-SCDMA (synchroniczny podział czasu z podziałem czasowym) - wielokrotny...
- Cechy budowy interfejsu radiowego TD-SCDMA
- Opcje ponownego podziału szczelin czasowych na interfejsie radiowym standardowego TD-SCDMA
- Zakłócenia i metody radzenia sobie z nimi
- Zasada działania inteligentnych anten
- Wdrożenie i dystrybucja standardu TD-SCDMA
Ogólny opis TD-SCDMA
Standard TD-SCDMA (synchroniczny podział czasu z podziałem czasowym) - wielokrotny dostęp z synchronicznym kodem i podziałem czasu jest standardem 3G , który znalazł zastosowanie w Chinach. Jedną z przyczyn rozwoju tego standardu była próba uzyskania sieci komórkowej niezależnej od rynku zachodniego. Oprócz innych standardów trzeciej generacji TD-SCDMA zapewnia zaawansowane możliwości transferu danych. Ten standard został opracowany wspólnie przez Siemensa i Chińską Akademię Technologii Telekomunikacyjnych (CATT). W marcu 2001 r 3GPP (Third Generation Partnering Project) przyjęła go jako część (metoda dostępu) czwartej edycji standardu UMTS .
Zalety TD-SCDMA
Rozważ główne różnice i zalety standardu TD-SCDMA w stosunku do innych standardów komórkowych:
1. Sieć dobrze nadaje się do asymetrycznego ruchu aplikacji 3G, na przykład dostępu do Internetu. Aplikacje działające w czasie rzeczywistym, takie jak połączenia głosowe i multimedia, generują symetryczny ruch. W przypadku aplikacji offline (e-mail, dostęp do Internetu) wymagania dotyczące opóźnień są mniejsze, a ruch jest zwykle asymetryczny iw kierunku pobierania (z Bts do MS ) duże ilości danych są przesyłane kilka razy. Dla tych standardów, które wymagają oddzielnych pasm dla łącza „w górę” i „w dół” ( GSM , CDMA2000 , UMTS itp.) Podczas korzystania z aplikacji asymetrycznych, zajęte dane pozostają niewykorzystane. To ostatecznie prowadzi do zmniejszenia wydajności widmowej standardu. Z kolei w standardzie TD-SCDMA dane w łączu uplink i downlink są przesyłane w tym samym paśmie częstotliwości, co pozwala wybrać prędkość pasma dokładnie odpowiadającą wymaganiom aplikacji. Co więcej, prędkość można skonfigurować dość dokładnie, z małym krokiem od 1,2 kbit / s do 2 Mbit / s. Funkcje te pozwalają na bardziej efektywne wykorzystanie dostępnego widma częstotliwości.
2. Wysoka wydajność widmowa prowadzi do zwiększenia przepustowości sieci. Jak wspomniano powyżej: w standardzie TD-SCDMA w interfejsie radiowym w łączu uplink i downlink stosowane jest wspólne pasmo, co pozwala na wykorzystanie wszystkich przydzielonych zasobów bez śladu. Ponadto dzięki innym technologiom (inteligentne anteny, dynamiczna alokacja zasobów itp.) Możliwe jest ograniczenie zakłóceń sauté i odpowiednio zwiększyć pojemność sieci (do 3-5 razy w porównaniu z GSM). Jest to szczególnie ważne w gęsto zabudowanych obszarach podmiejskich.
3. Zwiększona elastyczność w wykorzystaniu zasobów częstotliwości i konstrukcji sieci, co wynika z szerokości pasma 1,6 MHz.
Inne zalety TD-SCDMA obejmują mniejsze zużycie energii, oszczędność zasobów transportowych i uproszczone planowanie sieci.
Cechy budowy interfejsu radiowego TD-SCDMA
Wszystkie nowoczesne systemy komunikacji komórkowej zapewniają dupleksowy tryb przesyłania informacji, tj. możliwa jest jednoczesna transmisja danych w dwóch kierunkach: uplink (z MS do BTS) i downlink (z BTS do MS). Taka możliwość jest ważna dla świadczenia usług, takich jak telefonia, połączenie wideo dostęp do Internetu itp. Istnieją dwa główne sposoby organizacji komunikacji dupleksowej: FDD (Frequency Division Duplex) i TDD (Time Division Duplex). W trybie FDD kanały łącza w górę i łącza w dół są transmitowane w różnych nienakładających się pasmach częstotliwości. Ten tryb jest dość prosty do zaimplementowania, ale jednocześnie najbardziej nieekonomiczny: jeśli istnieje znaczna asymetria między łączem nadawczym a łączem w dół, zasoby w kierunku niedociążenia będą zajęte, ale nie zostaną wykorzystane. W standardzie TD-SCDMA stosowana jest inna technologia - TDD (Time Division Duplex) - dupleks dupleksowy czasu. Oznacza to, że łącze uplink i downlink są transmitowane na tej samej częstotliwości z kolei. Tryb TDD jest znacznie bardziej wydajny, ponieważ pozwala dynamicznie redystrybuować zasoby w obu kierunkach. Jednak w tym przypadku niezbędny jest niezawodny system synchronizacji między wszystkimi urządzeniami w sieci, w przeciwnym razie możliwe jest nałożenie sygnałów transmitowanych w różnych kierunkach.
Opcje ponownego podziału szczelin czasowych na interfejsie radiowym standardowego TD-SCDMA
Standard TD-SCDMA zapewnia również tymczasową separację kanałów między użytkownikami, tj. TDMA (Dostęp wielokrotny z podziałem czasu). Ten tryb zakłada podział całkowitego zasobu czasu kanału komunikacyjnego na szczeliny czasowe. TD-SCDMA używa ramek o długości 5 ms, każda podzielona na 7 szczelin czasowych. W zależności od obciążenia sieci i potrzeb abonenta, przedziały czasowe są dynamicznie dystrybuowane między użytkownikami, zarówno w kierunku łącza uplink, jak i downlink.
Wraz z wyżej wymienionymi technologiami w standardzie TD-SCDMA stosuje się inną metodę separacji kanałów - kod ( CDMA , Dostęp wielokrotny z podziałem kodu). Jednocześnie każdemu nadajnikowi informacji w interfejsie radiowym przypisywany jest indywidualny kod, który koduje wychodzące dane. Odbiorca, znając ten kod, może odbierać z powietrza tylko informacje zakodowane przez kod żądanego nadawcy. W standardzie TD-SCDMA możliwa jest jednoczesna praca z 16 różnymi kodami w jednej szczelinie czasowej na jednej częstotliwości.
Łącznie technologie TDD, TDMA i CDMA pozwalają dynamicznie redystrybuować zasoby sieciowe przydzielone każdemu abonentowi w zależności od obciążenia sieci i potrzeb abonenta (aplikacje przez niego używane). Ponadto osiąga się maksymalną wydajność widmową w przypadku maksymalnego obciążenia sieci minimalne zasoby pozostaną niewykorzystane.
Zakłócenia i metody radzenia sobie z nimi
W celu uzyskania dostępu abonentów w standardowej sieci TD-SCDMA między wszystkimi innymi, stosowana jest metoda kodowa wielokrotnego dostępu subskrybentów ( CDMA ). Główna zasada jego działania opiera się na fakcie, że każdemu abonentowi przypisany jest niezależny (ortogonalny) kod, za pomocą którego urządzenie abonenta koduje wszystkie przesyłane do niego informacje. Ze względu na to, że kody są niezależne, możliwe jest wybranie (odebranie) z audycji radiowej informacji przesłanych przez tego konkretnego abonenta. Jednak w praktyce niemożliwe jest wygenerowanie wielu kodów dla działania prawdziwej sieci komunikacji komórkowej, dlatego używane są „prawie” ortogonalne. Istnieje wiele takich kodów, które można utworzyć, ale mają one dużą wadę: przy dużej liczbie jednocześnie działających urządzeń zakłócenia występują w powietrzu, tj. Urządzenia zaczynają się wzajemnie wpływać, a jeśli zostanie przekroczony pewien próg, mogą wystąpić znaczne zniekształcenia i utrata przesyłanych informacji. To zakłócenia są głównym czynnikiem ograniczającym przepustowość i pojemność systemu TD-SCDMA.
W związku z powyższym pojawia się potrzeba poszukiwania różnych sposobów zwalczania zakłóceń. Standard TD-SCDMA oferuje całą gamę takich metod:
1. Mechanizm określania transmisji stawów (wykrywanie stawów). Jest on zaimplementowany w odbiorniku stacji bazowej jako specjalny moduł i zapewnia najbardziej dokładny wybór sygnału od każdego abonenta z całkowitego przepływu. Algorytm wykrywania połączeń opiera się na fakcie, że do sygnału od każdego abonenta dodawana jest specjalna sekwencja treningowa, która po odebraniu pozwala ocenić parametry kanału radiowego, w tym poziom zakłóceń. Zatem odbiornik może przewidzieć z góry możliwe problemy i skorygować odebrany sygnał.
2 Inteligentne anteny (inteligentne anteny) są to anteny sektorowe, które mogą przesyłać (odbierać) sygnał z określonej lokalizacji, często ograniczonej do kilkudziesięciu metrów. Dzięki nim realizowany jest tzw. Wielodostęp z podziałem przestrzennym (SDMA - Space Division Multiple Access) abonentów. Do efektywnego działania inteligentnych anten wymagany jest niezawodny i dokładny algorytm lokalizacji abonenta, który jest już włączony do standardu TD-SCDMA. W ten sposób sygnał dla każdego abonenta jest przesyłany oddzielnie i można uniknąć zakłóceń ze wspólnej transmisji sygnału. Jednak w praktyce takie anteny są rzadko używane ze względu na ich wysoki koszt.
Zasada działania inteligentnych anten
3. Dynamiczny rozkład kodów, który polega na tym, że kody dla abonentów są przydzielane w różnych (dozwolonych) pasmach częstotliwości i przedziałach czasowych, co umożliwia zmniejszenie ogólnego poziomu zakłóceń. W zależności od zastosowanej metody rozdzielania kanałów rozróżnia się następujące metody alokacji dynamicznej:
4. W przeciwieństwie do technologii WCDMA Standard TD-SCDMA zapewnia wyraźną synchronizację wszystkich urządzeń. Potrzeba synchronizacji wynika przede wszystkim z zastosowania metody TDMA. Aby uniknąć nakładania się informacji różnych subskrybentów transmitowanych w sąsiednich szczelinach czasowych, zarówno odbiornik, jak i nadajnik muszą dokładnie znać strukturę przedziałów czasowych. Synchronizacja zapewnia również pośrednią pomoc w zwalczaniu zakłóceń. Synchronizacja zapewnia niezawodne działanie algorytmu wykrywania połączeń oraz inteligentnych anten. Ponadto synchronizacja pozwala rozwiązać inne problemy i uzyskać dodatkowe korzyści:
Wdrożenie i dystrybucja standardu TD-SCDMA
Pierwsze wydanie standardu TD-SCDMA zostało opublikowane w październiku 2004 roku. Pierwsze sieci testowe pojawiły się w 2005 r., A sieć TD-SCDMA została uruchomiona w celach komercyjnych dopiero w 2008 r. W Chinach przez China Mobile. Dopiero w 2009 r. Liczba użytkowników TD-SCDMA przekroczyła 1 milion.
Obecnie wiele znanych firm telekomunikacyjnych dołączyło do forum TD-SCDMA: Philips, Texas Instruments, Samsung, Intel, Nokia i wiele innych. Takie organizacje jak Siemens i Huawei oferują pełną gamę urządzeń do budowy sieci tego standardu. Mimo to sieci TD-SCDMA są wdrażane tylko w ChRL.
Niska częstość występowania w świecie TD-SCDMA wynika przede wszystkim z późnego wydania standardu i, odpowiednio, opracowania i uruchomienia produkcji sprzętu do tego celu. Do czasu uruchomienia pierwszych testowych sieci TD-SCDMA standard UMTS był już szeroko rozpowszechniony na całym świecie.
Jednak TD-SCDMA nie może być całkowicie odpisany, ponieważ Zapewnia dodatkowe korzyści w stosunku do innych standardów 3G. W szczególności, zastosowanie tymczasowej zasady rozdzielania kanałów (TDMA) pozwala na zwiększenie wydajności widmowej i, odpowiednio, uzyskanie dużej przepustowości sieci i zapewnienie abonentom wyższych szybkości przesyłania informacji.
