Радиоканалы WCDMA

Система радиодоступа WCDMA выделяет абонентам полосу частот. Эту полосу частот и функции управления ею в обиходе называют «каналом». Функциональные возможности конкретной системы WCDMA определяют, какого вида каналы необходимы и как их организовать. Как показано на рис. 4.5, каналы, организуемые в системе WCDMA, разделены на три уровня: логические каналы, транспортные каналы и физические каналы. Логические каналы представляют тип информации, подлежащей передаче, транспортные каналы показывают, как будут передаваться логические каналы, а физические каналы представляют «среды передачи», обеспечивающие радиоплатформу, которая фактически распространяет информацию.

Оглядываясь назад на вопросы архитектуры, рассмотренные в главе 1, можно заметить, что структуры каналов и их использование заметно отличаются от систем GSM. Понятие «физические каналы» означает различные типы полос пропускания, обусловленные различными задачами интерфейсов Uu. Другими словами, физические каналы фактически образуют физическую основу интерфейсов Uu между местом, в котором находится оборудование абонента UE, и зоной доступа. В системах GSM физические каналы и их структура опознаются контроллером базовой станции BSC, а в системах WCDMA они (физические каналы) распознаются на стыке Uu и в контроллере радиосети RNC, при этом структура каналов не всегда распознается полностью.

RNC «видит» не физические, а транспортные каналы. ТранЛогические, транспортные и физические каналы в системе UTRANспортные каналы переносят различную информацию, которая проходит через интерфейс Uu, а на базовой станции БС физические элементы вставляют эти информационные потоки в физические каналы. Логические каналы — это не реальные каналы как таковые, они скорее могут быть поняты как различные задачи сети и абонентских окончаний, которые должны выполняться в определенное время. Эти частные временные структуры вписываются в транспортные каналы, что позволяет передать информацию между местом расположения UE и зоной доступа.

Говора о логических каналах, нужно отметить, что оборудование абонента UE и сеть выполняют разные задачи. Поэтому структуры логических, транспортных и физических каналов несколько отличаются в каждом направлении. Огрубляя, можно сказать, что сеть должна выполнять следующие функции:

•    Сеть должна информировать UE о состоянии радиоокружения. Это могут быть, например, значения кода или кодов, используемых в данной и соседних сотах, разрешенные уровни мощности и т. д. Этот тип информации передается в UE по логическим каналам, называемым «Каналами управления вещательного типа» — ВССН.

•   Когда возникает необходимость в установлении связи с определенным абонентом (т. е. нужно установить связь с мобильным телефоном UE), то необходимо найти данный UE, определить его точное местоположение. Это требование сети, исполняемое логическими каналами, называется каналом управления поиском — РССН.

•  Сеть может выполнять различные задачи, которые являются или могут быть общими для всего абонентского оборудования UE, находящегося в соте. В таких случаях сеть использует логический канал, называемый «общим каналом управления» — СССН. Поскольку многочисленные устройства UE могут использовать канал СССН одновременно, то для целей идентификации они должны использовать временную систему идентификации U-RNTI (Radio Network Temporary Identity) наземной сети доступа UTRAN UMTS. После изучения принятой информации U-RNTI сеть UTRAN может направить сообщения к нужному обслуживающему контроллеру RNC. Система U-RNTI обсуждается в главе 5.

•    Когда в сети есть активные выделенные соединения, то она посылает управляющую информацию об этом по логическому каналу, называемому выделенным каналом управления — DCCH.

•    Выделенный трафик: выделенный абонентский трафик для одной услуги передается в нисходящем направлении по логическому каналу, называемому выделенным каналом трафика — DTCH.

•   Общий канал трафика СТСН — это однонаправленный канал, образованный только в нисходящем направлении. Он используется  для передачи информации ко всем аппаратам UE данной соты или только какой-то группы UE.

Обзор организационных каналообразующих структур (организации каналов в системе) WCDMA представлен на рис. 4.6. Все показанные на рисунке транспортные каналы, за одним исключением, являются обязательными. Обязательные транспортные каналы представлены  вещательными каналами ВСН, поисковыми каналами PCH, каналами прямого доступа FACH и выделенными каналами DCH. В дополнение к ним оператор может конфигурировать сеть UTRA для использования совместных исходящих каналов DSCH и высокоскоростных совместных исходящих каналов HS-DSCH. Все эти транспортные каналы являются каналами общего пользования, за исключением выделенных транспортных каналов DCH. В этом контексте термин «выделенные» означает то, что в сети доступа UTRAN есть каналы, которые используются только определенными абонентскими терминалами. Термин «общий» означает, что несколько терминалов могут использовать каналы совместно.

Каналы ВСН обеспечивают перенос логических каналов ВССН, т. е. специфическую информацию сети UTRA в соте. Эта информация состоит, например, из кодов случайного доступа, информации об окнах доступа и о соседних сотах. Абонентское оборудование UE, для того чтобы зарегистрироваться в сети, должно уметь декодировать сигналы ВСН. Сигналы ВСН транслируются с относительно высокой мощностью, с тем, чтобы каждый абонентский терминал мог «услышать» их по всей зоне покрытия данной соты. Каналы РСН обеспечивают перенос пейджинговой, поисковой информации и используются тогда, когда сеть инициирует соединение с определенным терминалом UE.

Каналы прямого доступа FACH передают управляющую информацию в оборудование UE, которое должно быть известно в сети. Например, когда RNC получает от терминала сообщение случайного доступа, то ответ доставляется по каналам FACH. Кроме того, по каналам FACH в нисходящем направлении может передаваться пакетный трафик. В соте может быть много каналов FACH, но один из них всегда организуется так, чтобы все оконечное оборудование, находящееся в данной соте, могло принимать по нему информацию (низкоскоростной канал). Каналы DCH передают выделенный график и информацию управления, т. е. логические каналы DCCH и DTCH. Следует заметить, что в зависимости от ситуации, один канал DCH может передавать несколько DTCH. Например, абонент может одновременно установить связь по видео- и аудиоканалам. Аудиоканал использует один логический канал DTCH, а канал видео требует отдельного логического канала DTCH. Тем не менее, для обоих используется один транспортный канал DCH. С точки зрения пропускной способности цель UTRA заключается в том, чтобы использовать как можно больше общих транспортных каналов, поскольку выделенные каналы расходуют радиоресурсы. Необязательные совместные исходящие каналы DSCH — это предмет возрастающего интереса. Они предназначены для переноса пакетного трафика абонентов (т. е. логических каналов DTCH и DCCH), причем несколько абонентов могут использовать канал DSCH совместно. В этом отношении каналы DSCH значительно лучше, чем DCH, поскольку позволяют сохранить ресурсы пакетной сети в нисходящем направлении. Еще одной причиной является то, что максимум скорости в каналах DSCH и HS-DSCH может быть изменен быстрее, чем в DCH. ОжидаеТипы каналов в системе доступа UTRAN, их размещение отосительно элементов сети и загрузка в исходящем и нисходящем направленияхмое широкое использование услуг, приводящих к случайным всплескам пакетов (например, веб-серфинг), повышает заинтересованность в каналах DSCH и особенно в HS-DSCH.

Для увеличения пропускной способности передачи данных в системе WCDMA в стандарте 3GPP R5 выделено несколько новых транспортных и физических каналов. Транспортный канал HS-DSCH может использоваться несколькими мобильными устройствами совместно. Он связан с одним нисходящим выделенным физическим каналом DPCH, одним или несколькими совместно используемыми новыми высокоскоростными каналами управления HS-SCCH, а также с восходящими выделенными каналами управления HS-DPCCH для передачи информации, относящейся к информации обратной связи. Канал HS-DSCH может передаваться по всей соте или только по ее части, например для лучевых антенн. Канал управления HS-SCCH, рассчитанный на фиксированную скорость (60 кбит/с, коэффициент расширения SF = 128), используется обычно для поддержания сигнализации в нисходящем направлении канала HS-DSCH. На физическом уровне для доставки транспортного канала HS-DSCH используется высокоскоростной физический нисходящий канал совместного использования HS-PDSCH с фиксированным коэффициентом расширения SF = 16. Если мобильный аппарат запросил разрешение на использование нескольких каналообразующих кодов в одном подкадре HS-PDSCH, то скорость передачи значительно возрастет.

Общее число логических каналов, нужных в восходящем направлении, меньше. В этом направлении предусмотрено только три логических канала: СССН, DTCH и DCCH. Аббревиатуры имеют те же значения, что и для каналов нисходящего направления.

Физические каналы WCDMAВ восходящем направлении предусмотрено три обязательных транспортных канала: канал случайного доступа RACH, выделенный канал DCH, а так же общий пакетный канал СРСН. Канал RACH передает в сеть UTRAN управляющую информацию от UE, например запрос на установление соединения. Кроме того, RACH может передавать небольшое количество пакетов данных. У выделенного канала DCH те же функции, что и в нисходящем направления, т. е. передача информации логических каналов DCCH и DTCH по выделенным транспортным каналам. Канал СРСН представляет собой транспортный канал, предназначенный для пакетной передачи данных. В нисходящем направлении прототипом каналов RACH и СРСН служит канал FACH.

Когда информация логических каналов собирается для передачи по транспортным каналам, то она уже находится в формате, готовом для передачи. Перед передачей транспортные каналы преобразуются для работы по физическим каналам. Другие физические каналы используются для контроля радиопередающей среды, задач модификаций и доступа.

Физические каналы используются между абонентским терминалом и базовой станцией. В соответствии со структурными сетевыми решениями, изложенными в начале, организация физического доступа, т. е. физических каналов, отделена от других уровней. Такой подход дает возможность теоретически помещать физическую среду радиодоступа ниже остальных уровней. На практике, конечно, изменение среды радиодоступа влияет на верхние уровни, но такое распределение ролей минимизирует учет таких изменений.

Первичный общий физический канал управления F-CCPCH транспортирует в нисходящем направлении каналы вещательного типа ВСН. Канал Р-ССРСН доступен всем мобильным терминалам, находящимся в зоне покрытия соты, т. е. все терминалы могут понимать (демодулировать) его содержимое. Из-за этого требования каналы Р-ССРСН имеют некоторые характеристики, которые фактически ограничивают их по сравнению с другими каналами данной системы. Каналы Р-ССРСН используют фиксированные каналообразующие коды, а, следовательно, и фиксированный коэффициент расширения. Это обязательное условие, так как в противном случае абонентские терминалы не могли бы «видеть» и демодулироватъ каналы Р-ССРСН. Скорость передачи в канале Р-ССРСН равна 30 кбит/с при коэффициенте расширения 256. Эта скорость передачи достаточно низкая, и передача ведется с относительно высокой мощностью. Если используется более высокая скорость, то помехи начинают увеличиваться, что ограничивает пропускную способность системы. Поэтому в данном специфическом случае соотношение между расширяющим кодом, передаваемой мощностью и скоростью бит может быть представлено как отклонение от основных принципов WCDMA, рассмотренных ранее, потому что в принципе есть возможность использовать более низкую мощность с заданной скоростью передачи в канале.

Вторичный общий физический канал управления S-CCPCH транспортирует два транспортных канала: РСН и FACH. Эти транспортные каналы могут использовать один и тот же или разные каналы S-CCPCH. Поэтому сота всегда содержит хотя бы один канал S-CCPCH. Скорость канала S-CCPCH фиксирована и относительно невысока по тем же соображениям, что и в канале Р-ССРСН. Позднее скорость в канале S-CCPCH может быть увеличена за счет системных изменений. Канал S-CCPCH имеет переменную конфигурацию и в каждом конкретном случае может быть сконфигурирован по-разному, чтобы оптимизировать параметры системы. Например, контрольные символы могут быть включены или нет. Относительно изменяемых параметров канала S-CCPCH следует отметить, что один из примеров увеличения возможностей системы представляет мультиплексирование в S-CCPCH информации каналов РСН и FACH и поискового канала в отдельном канале, называемом каналом пейджинговой индикации PICH.

Выделенный физический канал данных DPDCH передает выделенный абонентский трафик. Размер канала DPDCH изменяется, и он может использоваться для нескольких вызовов/соединений. Наименование «выделенный» означает, что канал используется между сетью и одним абонентом. Выделенные каналы в одном соединении всегда связываются парами: один канал для передачи управляющей информации и другой для трафика. Выделенный физический общий канал DPCCH передает управляющую информацию в течение времени этого соединения. На рис. 4.8 показано, каким образом организованы каналы DPDCH и DPCCH в исходящем и нисходящем направлениях.

В нисходящем направлении канал DPDCH, который передает данные абонента, и канал DPCCH, передающий, например, информацию управления мощностью и скоростью данных, мультиплексируются во времени. Если информация для передачи по каналу DPDCH отсутствует, то передается импульсный сигнал типа электромагнитной помехи, что не составляет труда в нисходящем направлении. В восходящем направлении каналы DPDCH и DPCCH разделены с помощью I/Q модуляции. При отсутствии информации для передачи в канале DPDCH шумоподобная импульсная помеха также не передается. На выходе ветвей I/Q модулятора абонентского терминала UE фактически находится один канал, но передается по нему два информационных потока (см. рис. 4.8), использующих ресурсы одного кода.

Организация каналов DPDCH и DPCCH в исходящем и нисходящем направлениях

Каналы DPDCH и DPCCH совместно передают содержимое транспортных каналов DCH. Когда выделенные соединения используются для высокоскоростной передачи, то система вскоре начинает испытывать недостаток каналообразующих кодов в соте. В этом случае есть две возможности разрешения ситуации: либо добавить в соту новые скремблирующие коды, либо использовать каналы общего пользования для трансляции выделенных данных. Добавление скремблирующих кодов не рекомендуется из-за потери ортогональности. Вместо этого для повышения пропускной способности пакетной передачи данных можно использовать ресурсы каналов общего пользования. Нисходящие каналы DCH могут передавать информацию о том, должен ли абонентский терминал UE декодировать дополнительную информацию в нисходящем физическом канале совместного использования PDSCH. Транспортный канал DSCH использует физический канал PDSCH и, как пояснялось ранее, канал DSCH содержит необязательные параметры, которые оператор может использовать или не использовать.


Если существует необходимость в передаче пакетных данных в восходящем направлении, то емкости канала RACH может оказаться недостаточно. В этом случае оборудование абонента UE может использовать для передачи пакетов восходящую линию СРСН. Общий физический пакетный канал PCPCH представляет соответствующий физический канал восходящего направления. Аналогом канала СРСН в нисходящем направлении служит DPCCH. Пакетный канал со случайным доступом PRACH служит для переноса информации о процедуре случайного доступа RAP (см. рис. 4.9). По этой процедуре обеспечивается доступ оконечных устройств к сети и может быть передан небольшой объем данных. Процедура случайного доступа включает следующие фазы:
Основная процедура случайного доступа
1.    Терминал UE декодирует информацию ВСН в канале Р-ССРСН и определяет, какой канал может быть занят и какой скремблирующий код может быть использован.

2.    Терминал UE случайным образом занимает для использования один канал RACH.

3.    Терминал UE устанавливает для использования начальный уровень мощности (этот уровень устанавливается по уровню мощности, принимаемой по нисходящему каналу) и посылает в сеть так называемую «преамбулу».

4.    Терминал UE, чтобы определить, зарегистрировала ли сеть отосланную преамбулу, декодирует сообщение в канале AICH. Если контакта нет,  то UE отправляет преамбулу еще раз, но уже с более высоким уровнем мощности.

5.    Если канал AІСН подтверждает, что сеть зарегистрировала преамбулу, то UE посылает информацию RACH по каналу PRACH. Длина посылаемого сообщения RACH занимает один или два цикла WCDMA, составляющих 10 или 20 мс.

Канал синхронизации SCH обеспечивает абонентские терминалы UE, находящиеся в зоне покрытия, поисковой информацией. Канал синхронизации SCH фактически состоит из двух каналов — первичного и вторичного каналов синхронизации P-SCH и S-SCH. Первичный канал синхронизации P-SCH использует фиксированные каналообразующие коды, длиной по 256 бит и одинаковые во всех сотах системы. После демодуляции оборудованием UE сигнала P-SCH система входит в цикловой (кадровый) и канальный синхронизм, а также устанавливается группа скремблирующих кодов, используемых в соте.

Совмещенный контрольный канал CPICH представляет немодулированный кодом канал, скремблированный специальным кодом соты. Канал CPICH используется для приблизительной оценки выделенных каналов (по терминалам) и обеспечивает исходное расчетное количество каналов при привлечении совмещенных каналов. В этом отношении функции контрольного сигнала во многом напоминают функции настроечной последовательности, передаваемой в середине пакета GSM. Обычно в соте бывает только один контрольный канал CPICH, но может быть и два таких канала. В этом случае один из них называется первичным, а другой — вторичным. Сота может содержать вторичный канал CPICH, например, для обслуживания узконаправленного луча антенны, выделенного для районов «горячих точек». В этом случае выделенный район обслуживается вторичным каналом CPICH, а первичный канал CPICH используется по всей зоне покрытия ячейки. Терминалы непрерывно слушают контрольный сигнал, и это объясняет, почему он используется для обеспечения жизнеспособности системы, например измерений при передаче обслуживания и выравнивания нагрузки по ячейке. С точки зрения системы подстройка уровня мощности в канале CPICH выравнивает нагрузку между сотами. Терминал UE всегда отыскивает наиболее привлекательные соты, а при снижении уровня мощности в канале CPICH привлекательность соты уменьшается.

Другие каналы, перечисленные на рис. 4.7, предназначены для индикации статуса канала СРСН (CSICH), индикации обнаруженных коллизий (CD-ICH) и индикации присвоенного канала (СА-ІСН). Канал CSICH использует свободное пространство, которое образуется в канале обнаружения захвата АІСН, и служит для информирования терминала UE о существовании и конфигурации канала СРСН. Для избежания коллизий, т. е. ситуаций, когда два терминала UE используют одну и ту же идентифицирующую последовательность, используются каналы CD-ICH и СА-ІСН. Эти физические каналы передают в терминал UE информацию об обнаружении коллизии.

 

Поиск по сайту

Регистрация / Вход

Голосование

Какому вендору 3G оборудования Вы больше доверяете

Все права защищены.
По всем вопросам обращаться по e-mail: poshtax@yandex.ru