VYSOK UEN TECHNICK V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKANCH TECHNOLOGI

STAV RADIOELEKTRONIKY

FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION

DEPARTMENT OF RADIO ELECTRONICS

MODELY SYSTMU LTE LTE SYSTM MODELS

DIPLOMOV PRCE MASTERS THESIS

AUTOR PRCE Bc. Petr Navrtil AUTHOR

VEDOUC PRCE prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. SUPERVISOR BRNO, 2013

2

3

Abstrakt Diplomov prce se zamuje na st nastvajc mobiln st LTE. Konktrtn rozebr fyzickou vrstvu LTE, kter je zde rozdlena na 4 zkladn sti: Fyzick kanly a modulace, Multiplexovn a kanlov modulace, Procedury ve fyzick vrstv a Men na fyzick vrstv. Kadou st popisuje pslun norma vydan spolenost 3GPP [1], u kter jsou uvedeny i aktuln specifikace, ze kterch je tvoena tato prce. Pro pochopen problematiky se pedpokld zkladn znalost systm OFDM, kter systm LTE vyuv. V dal sti se prce vnuje tvorb matematickho modelu fyzick vrstvy vytvoen v programu Matlab. Tento model je zamen na stanoven chybovosti vznikl penosem dat pes konkrtn rdiov prosted.

Klov slova LTE, fyzick vrstva, fyzick kanly a signly, segmentace, kanlov kdovn, mapovn, OFDM, SC-FDMA, HARQ, matematick model, rdiov kanly, BER

Abstract Masters thesis is focused on part of mobile network named LTE. Project is analyzes the LTE physical layer, which is divided into four basic parts: Physical channels and modulation, Multiplexing

and channel coding, Physical layer procedures, Physical layer measurements. Every part is described

by actual 3GPP standard [1]. To understand the problem is expected a reader basic knowledge of

OFDM systems, which the LTE system uses. The next part of this masters thesis is dedicated to mathematic model physical layer of system LTE, created by program Matlab. This model is designed

to measure errors in data transmission.

Keywords LTE, physical layer, physical channels and signals, segmentation, channel coding, mapping, OFDM,

SC-FDMA, HARQ, mathematic model, radio channel, BER

4

NAVRTIL, P. Modely systmu LTE. Brno: Vysok uen technick v Brn, Fakulta elektrotechniky a komunikanch technologi, 2013. 72 s. Vedouc diplomov prce prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc.

5

Prohlen

Prohlauji, e svou diplomovou prci na tma Modely systmu LTE jsem vypracoval samostatn pod vedenm vedoucho diplomov prce a s pouitm odborn literatury a dalch informanch zdroj, kter jsou vechny citovny v prci a uvedeny v seznamu literatury na konci prce.

Jako autor uveden diplomov prce dle prohlauji, e v souvislosti s vytvoenm tto diplomov prce jsem neporuil autorsk prva tetch osob, zejmna jsem nezashl nedovolenm zpsobem do cizch autorskch prv osobnostnch a jsem si pln vdom nsledk poruen ustanoven 11 a nsledujcch autorskho zkona . 121/2000 Sb., vetn monch trestnprvnch dsledk vyplvajcch z ustanoven 152 trestnho zkona . 140/1961 Sb.

V Brn dne .............................. ....................................

(podpis autora)

Podkovn

Dkuji vedoucmu diplomov prce prof. Ing. Stanislavu Hanusovi, CSc. za innou metodickou, pedagogickou a odbornou pomoc a dal cenn rady pi zpracovn m diplomov prce.

V Brn dne .............................. ....................................

(podpis autora)

6

Vzkum realizovan v rmci tto diplomov prce byl finann podpoen projektem CZ.1.07/2.3.00/20.0007

Wireless Communication Teams operanho programu Vzdlvn pro konkurenceschopnost.

Finann podpora byla poskytnuta Evropskm socilnm fondem a sttnm rozpotem esk republiky.

7

OBSAH vod ................................................................................................................................. 9

1. Systm LTE .................................................................................................................... 9

1.1 Architektura st .................................................................................................................. 9

1.2 Rdiov kanly systmu LTE .............................................................................................. 10

1.3 Multiplex v systmu LTE .................................................................................................... 11 1.3.1 Vcecestn en .................................................................................................................................. 11 1.3.2 Downlink (OFDM) ................................................................................................................................. 11 1.3.3 Uplink (SC-FDMA) ................................................................................................................................. 12

1.4 Systmy s vce antnami (MIMO) ....................................................................................... 12

2. Fyzick vrstva systmu LTE .......................................................................................... 13

2.1 Fyzick kanly a modulace (36.211).................................................................................... 13 2.1.1 Struktura obecnho rmce .................................................................................................................. 13 2.1.2 Struktura obecnho slotu ..................................................................................................................... 14 2.1.3 Zdrojov blok a zdrojov element ........................................................................................................ 15 2.1.4 Konfigurovateln ka psma .............................................................................................................. 16 2.1.5 Fyzick signly pro downlink ................................................................................................................ 16 2.1.6 Fyzick kanly pro downlink................................................................................................................. 17 2.1.7 Generovn signlu pro downlink ........................................................................................................ 17 2.1.8 Fyzick signly pro uplink ..................................................................................................................... 21 2.1.9 Fyzick kanly pro uplink ..................................................................................................................... 21 2.1.10 Generovn signlu pro uplink ........................................................................................................... 22 2.1.11 Fyzick kanl s nhodnm pstupem (Physical Random Access Channel PRACH) ......................... 23 2.1.12 Mapovn asovho duplexu (TDD) do zdrojovho bloku ................................................................. 24

2.2 Multiplexovn a kanlov kdovn (36.212) .................................................................... 25 2.2.1 Mapovn kanl .................................................................................................................................. 25 2.2.2 Kanlov kdovn, multiplexovn a prokldn................................................................................. 25 2.2.3 Zpracovn uplink sdlenho kanlu (Uplink Shared Channel) ............................................................. 30 2.2.4 Zpracovn kanl ve smru downlink ................................................................................................. 31 2.2.5 Downlink kdovn dcch informac (DCI) ......................................................................................... 33

2.3. Procedury ve fyzick vrstv (36.213) ................................................................................. 35 2.3.1 Poadavek na automatick opakovn penosu (ARQ a HARQ) ........................................................... 35 2.3.2 Adaptivn modulace a kdovn (Adaptive Modulation and Coding) .................................................. 37 2.3.3 Synchronizace a vyhledvn buky ..................................................................................................... 37 2.3.4 Nhodn pstup (PRACH) .................................................................................................................... 38 2.3.5 Uplink Control signaling ....................................................................................................................... 40

2.4 Men na fyzick vrstv (36.214) ....................................................................................... 41 2.4.1 Men uivatelskho zazen (UE Physical layer Measurments) ........................................................ 41 2.4.2 Men zkladnovou stanic (Evolved NodeB Physical Layer Measurements) ..................................... 42

3. Popis realizovanho modelu ........................................................................................ 43

3.1 Model pro downlink .......................................................................................................... 43

3.2 Model pro uplink ............................................................................................................... 44

3.3 Grafick rozhran modelu .................................................................................................. 44

3.4 Penosov rdiov prosted .............................................................................................. 46 3.4.1 Penosov rdiov kanly .................................................................................................................... 46

8

3.4.2 Ekvalizace kanlu .................................................................................................................................. 48

4. Vsledky simulace na vytvoenm modelu ................................................................... 49

4.1 Namen charakteristiky chybovosti ................................................................................ 49 4.1.1 AWGN rdiov kanl ............................................................................................................................ 49 4.1.2 Rayleigh kanl ...................................................................................................................................... 51 4.1.3 FlatRayleigh kanl ................................................................................................................................ 53 4.1.4 Pedestrian-A kanl (BlockFading) ......................................................................................................... 55 4.1.5 Rice kanl ............................................................................................................................................. 57 4.1.6 Porovnn rdiovch kanl dle pouit modulace ............................................................................. 58

4.2 Men zkreslen obrzku ................................................................................................... 61

4.3 Modulace .......................................................................................................................... 63

4.4 Mapovn rmce ............................................................................................................... 63

4.5 Spektrum signlu ............................................................................................................... 65

4.6 Odhad kanlu .................................................................................................................... 66

4.7 Vpoetn nronost modelu ............................................................................................. 67

Zvr .............................................................................................................................. 68

Seznam pouit literatury ............................................................................................... 69

Seznam zkratek ............................................................................................................... 71

9

vod Systm LTE je mobiln systm 3. generace, kter vylepuje souasn datov penosy. Dovoluje penos pes bezdrtov prosted a 100 Mbit/s. Tato prce se zamuje na popis a modelovn fyzick vrstvy systmu LTE. Jako programu k modelovn je vyuit program Matlab.

st popisujc obecn LTE z pohledu architektury a rdiovho rozhran je popsna v kapitole . 1. Dle, dle standardu 3GPP [1], je popis fyzick vrstvy systmu LTE popsn pomoc dokument oznaench jako Fyzick kanly a modulace (36.211) [3], Multiplexovn a kanlov kdovn (36.212) [4], Procedury ve fyzick vrstv (36.213) [5] a Men na fyzick vrstv (36.214) [6]. Samotn prce je takto i rozdlena v kapitole . 2.

Ve 3. kapitole je uveden popis vytvoenho matematickho modelu fyzick vrstvy v prosted programu Matlab. V posledn 4. kapitole jsou prezentovny vstupy vytvoenho matematickho modelu.

1. Systm LTE Systm LTE se ad do mobilnch systm 3. generace, je vyvjen spolenost 3GPP [1]. Svm zpsobem se jedn o ppravu na pechod do 4. generace, kterou tvo ji pipravovan systm LTE Advance. Systm LTE nabz pedevm zven penosov rychlosti, teoreticky 100 Mbit/s pro downlink a 50 Mbit/s pro uplink. Komunikan odezva bude oproti pedchozm systmm znan snena na hranici 10 ms.

1.1 Architektura st LTE systm vyuv principu IP komunikace (MIP Mobile IP). Komunikace tedy probh vhradn pomoc paket, vhodou je nzk odezva v rdiovm rozhran (teoreticky < 10 ms) a vy spektrln innost.

Obr. . 1: Zkladn architektura systmu LTE [2]

Skld se ze dvou zkladnch st EPC (Evolved Packet Core) a E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network). E-UTRAN je spojen jednotlivch zkladnovch stanic eNB (evolved Node Bs), kter tvo brnu mezi rdiovm rozhranm a pten st. Rdiov rozhran mezi uivatelskm rozhranm UE (User Equipment) a eNB se nazv rozhran Uu. Sluby a zen v sti probh pomoc EPC sti, kde je k dispozici MME (Mobility Management Entity), kter zajiuje mobilitu, paging, zabezpeen signlu apod. Dle S-GW (serving Gateway) nahrazujc uivatelsk rozhran SGSN u starch typ st a PDN-GW (Packet Data Network Gateway).

10

1.2 Rdiov kanly systmu LTE Systm LTE dovoluje komunikaci symetricky (prov) nebo nesymetricky (neprov). Pi symetrick komunikaci pouv uplink a downlink odlin frekvence vzjemn vzdleny o danou hodnotu pro konkrtn psmo (viz Tab. . 1). Pouze pi pouit symetrick komunikace (FDD) doshneme nejvy penosov rychlosti. Pi pouit nesymetrick komunikace se nave spojen na dan konstantn frekvenci a komunikace probh v asovch okamicch stdav, jedn se tedy o asov duplex (TDD). Systm me pout i kombinovan reim, tedy FDD/TDD.

Obr. . 2: asov a kmitotov duplex (TDD, FDD) [2]

Dle specifikac spolenosti 3GPP [3] byly systmu pidleny prov kanly pro reim FDD (kmitotov duplex) a neprov kanly pro TDD (asov duplex), viz Tab. . 1.

11

Tab. . 1: Rozdlen kmitotovho psma pro systm LTE dle 3GPP specifikace [3]

E-UTRA Band

Uplink (UL) eNode B receive

UE transmit

Downlink (DL) eNode B transmit

UE receive

UL-DL Band separation Duplex

Mode

FUL_low FUL_high [ MHz ] FDL_low FDL_high [ MHz ] FDL_low - FUL_high

[ MHz ]

1 1920 1980 2110 2170 130 FDD

2 1850 1910 1930 1990 20 FDD

3 1710 1785 1805 1880 20 FDD 4 1710 1755 2110 2155 355 FDD 5 824 849 869 894 20 FDD 6 830 840 875 885 35 FDD 7 2500 2570 2620 2690 50 FDD 8 880 915 925 960 10 FDD

9 1749.9 1784.9 1844.9 1879.9 60 FDD

10 1710 1770 2110 2170 340 FDD

11 1427.9 1452.9 1475.9 1500.9 23 FDD

12 [TBD] [TBD] [TBD] [TBD] [TBD] FDD 13 777 787 746 756 21 FDD 14 788 798 758 768 20 FDD 33 1900 1920 1900 1920 N/A TDD

34 2010 2025 2010 2025 N/A TDD

35 1850 1910 1850 1910 N/A TDD

36 1930 1990 1930 1990 N/A TDD 37 1910 1930 1910 1930 N/A TDD 38 2570 2620 2570 2620 N/A TDD 39 1880 - 1920 1880 - 1920 N/A TDD 40 2300 - 2400 2300 - 2400 N/A TDD

1.3 Multiplex v systmu LTE

1.3.1 Vcecestn en

Pro rdiov signly c se pomoc prostorov pm vlny dochz k odrazm o pekky (budovy, auta, ). Odraen signly jsou zpodny oproti pvodnmu pmmu signlu vlivem rzn dlouh cesty signlu (rzn fze a amplituda signlu). Na pijmac stran dochz tedy k interferenci (soutu) pm vlny se vemi odrazy. V nejhorm ppad vznikne na pijmac stran minimum a signl se ztrat, v lepm ppad doshneme zeslenm a vznik maximum. Jev, kter nastv pi pekryt dvou symbol vlivem rzn cesty na pijmac stran, se nazv intersymbolov interference ISI. V pijmai dojde pi tomto stavu k chybnmu vyhodnocen dat. m krat je symbolov perioda (vt datov tok), tm hor je detekce a vt ISI na pijmac stran.

1.3.2 Downlink (OFDM)

eenm pro dosaen vysok penosov rychlosti dat je tedy pouit systmu OFDM. OFDM pouv pro penos vce nosnch (subnosn), kter jsou navzjem ortogonln a na kadou z nich se moduluj jednotliv symboly. Tyto symboly jsou vyslny paraleln a tm dojde k vraznmu zvten penosov rychlosti pro konstantn dlku trvn jednoho symbolu. OFDM tedy dovoluje pout vt dlku trvn symbolu a tm do jist mry zlepit vlastnosti ISI (Intersymbolov interference) na pijmac stran. Pro vraznj eliminace ISI jsou mezi symboly vkldny tzv. ochrann intervaly, kter mohou bt dvojho typu: GI (guard interval) a CP (cyklick prefix). Signl OFDM je zobrazen na Obr. . 3. multiplexace OFDM na vce nosnch vyuv systm LTE v downlinku.

12

Obr. . 3: Multiplex OFDM [2]

Jeliko OFDM systm piad na kadou nosnou jeden symbol za dan asov interval, musel by mt systm tolik modultor, kolik je nosnch. Proto se vyuv vlastnost Fourierovy transformace (FFT) a jej implementace do signlovch procesor.

1.3.3 Uplink (SC-FDMA)

Pro uplink v systmu LTE se vyuv modulace SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiplex Access), kter vyuv modulaci na jedn nosn. Tato modulace je zavedena zejmna z dvod del ivotnosti bateriovch lnk v mobilnm zazen. Na jedn nosn se pro ku psma N*15 kHz vysl signl po dobu 1/N, kde N je poet vyuitch subnosnch. Pro pedstavu je rozdl mezi OFDM a SC-FDMA zakreslen v Obr. . 4.

Obr. . 4: Multiplex OFDM a SC-FDMA v systmu LTE [10]

1.4 Systmy s vce antnami (MIMO) Technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) se vyuv v systmu s vce antnami na

stran pijmae i vyslae. Systm LTE me vyuvat konfiguraci a 4x4, ppadn 2x2. V tomto systmu mus bt tedy urit blok, kter mapuje dan signl pro jednotliv antny, kter v soutu daj samotn signl. Tento signl me bt uren pro jednoho uivatele SU-MIMO (Single User MIMO), nebo pro vce uivatel MU-MIMO (Multi User MIMO). Rdiov kanl me bt pro jednotliv antny popsn pomoc matice kanlu H, kde poet sloupc je dn potem vyslacch antn a poet dk je poet pijmacch antn.

13

2. Fyzick vrstva systmu LTE Fyzickou vrstvu meme dle specifikac GPPP rozdlit do 4 st. Kadou st fyzick vrstvy popisuje pslun norma, kter je veejn dostupn na oficilnch strnkch spolenosti 3GPP [1].

Obr. . 5: Rozdlen fyzick vrstvy [3]

2.1 Fyzick kanly a modulace (36.211) Prvn st fyzick vrstvy se zabv samotnmi signly a jejich tvorbou, modulac a pidlen do zdrojovch blok (Radio Blocks). Fyzick kanly pro uplink i downlink jsou kanly generovan ve vrstv L1 a vyuvaj se pro synchronizaci, identifikaci a pro odhad rdiovho kanlu. Fyzick kanly nesou data z vych vrstev zahrnujcch protokoly, plnovn a uivatelsk zaten. Po boku tchto fyzickch kanl jsou i fyzick signly, kter tvo reference a usnaduj demodulaci a synchronizaci. Pro definici jednotlivch kanl a jejich mapovn pro penos je poteba stanovit zkladn rmce systmu LTE pro penos.

2.1.1 Struktura obecnho rmce

V systmu LTE rozliujeme dva typy rmce pro penos. Rmec typu 1 (uren pro FDD) a rmec typu 2 (uren pro TDD). Kad z rmc trv 10 ms. Rmec typu 1 (Obr. . 6) uren pro penos pomoc kmitotovho duplexu (FDD) je rozdlen do 10 subrmc. Kad subrmec m dlku 1 ms a obsahuje dva sloty o dlce 0,5 ms.

Obr. . 6: Rmec typu 1 pro kmitotov duplex (FDD) [7]

Rmec typu 2 (Obr. . 7), uren pro penos pomoc asovho duplexu (TDD), meme rozdlit na dv poloviny po 5 ms tzv. polovin rmec (half-frame). Half-frame je dle rozdlen na 5 subrmc o dlce 1 ms a ty jsou dle dleny na dva sloty s dlkou 0,5 ms mimo subrmec .1, ppadn i .6. Subrmce 1 tvo speciln subrmce a skldaj se ze t specilnch pol: Downlink Pilot Timeslot (DwPTS), Guard Period (GP) a Uplink Pilot Timeslot (UpPTS). Rmec typu 2 me zastvat jednu ze sedmi monch konfigurac uvedench v Tab. . 2.

14

Obr. . 7: Rmec typu 2 pro asov duplex (TDD) [7]

Tab. . 2: Konfigurace obsazen rmce typu 2 (TDD)

Uplink - downlink konfigurace Pepnn Downlink to Uplink

(switch-point periodicity)

slo subrmce

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5 ms D S U U U D S U U U

1 5 ms D S U U D D S U U D

2 5 ms D S U D D D S U D D

3 10 ms D S U U U D D D D D

4 10 ms D S U U D D D D D D

5 10 ms D S U D D D D D D D

6 5 ms D S U U U D S U U D

Rzn konfigurace obsazen jednotlivch subrmc daty pro uplink (U) a downlink (D) umouje zavst asymetrickou komunikaci. V zvislosti na parametru pepnn (switch-point periodicity) 5 ms nebo 10 ms, me bt provedena jedna, ppadn dv zmny smru datovch paket (D U) za dobu trvn jednoho rmce. Nastaven konfigurace pro speciln sloty (S) je popsno v Tab. . 3.

Tab. . 3: Konfigurace obsazen specilnch slot pro rmec typu 2 (TDD)

Konfigurace specilnho subrmce Normal cyklick prefix Extended cyklick prefix

DwPTS GP UpPTS DwPTS GP UpPTS

0 6592*TS 21936*TS

2192*TS

7680*TS 20480*TS

2560*TS 1 19760*TS 8768*TS 20480*TS 7680*TS

2 21952*TS 6576*TS 23040*TS 5120*TS

3 24144*TS 4384*TS 25600*TS 2560*TS

4 26336*TS 2192*TS 7680*TS 17920*TS

5120*TS 5 6592*TS 19744*TS

4384*TS

20480*TS 5120*TS

6 19760*TS 6576*TS 23040*TS 2560*TS

7 21952*TS 4384*TS - - -

8 24144*TS 2192*TS - - -

2.1.2 Struktura obecnho slotu

Vyslan rmec se skld z 10 subrmc a kad subrmec obsahuje 2 sloty. Kad ze slot trv 0,5 ms. Za tuto dobu meme vyslat 7 OFDM symbol, ppadn 6 OFDM symbol pi pouit delho ochrannho intervalu. Jako ochrann interval je zde pouit cyklick prefix, kdy st signlu z konce symbolu zkoprujeme ped samotn symbol. Struktura slotu je na Obr. . 8 zobrazena pro normln velikost (normal CP) ochrannho intervalu. Normln cyklick prefix je schopn pokrt zpodn enm do 1,4 km (4,69us), zatmco rozen CP (extended CP) a do vzdlenosti 10 km (16,7us). Na zatku kadho slotu je pouit pro prvn symbol CP s vt dlkou ne u ostatnch symbol ve slotu.

15

Obr. . 8: Uspodn slotu pro ochrann interval (normal CP) [7]

2.1.3 Zdrojov blok a zdrojov element

Obr. . 9: Zdrojov blok [7]

Zdrojov element je nejmen jednotka ve fyzick vrstv a zabr msto jednoho OFDM symbolu. Ve frekvenn oblasti vypluje ku psma jedn subnosn (f= 15 kHz). Zdrojov blok je nejmen plnovac jednotkou pro vysln a pjem. V asov oblasti zabr msto jednoho slotu (0,5 ms) a ve frekvenn oblasti 180 kHz, emu odpovd 12 subnosnch (f= 15 kHz).

Jeden ze zkladnch rozdl ve zdrojovch blocch pouitch pro uplink a downlink je ten, e zdrojov blok pro downlink me pracovat s odstupem nosnch i 7,5 kHz (f). V downlinku je tedy mon penst dvakrt tolik symbol v jednom zdrojovm bloku dky vtmu potu subnosnch (viz Tab. . 4). Pi pouit systmu MIMO je pro kadou antnu stanovena zdrojov mka.

Tab. . 4: Zvislost potu nosnch na odstupu nosnch uvnit rdiovho bloku (RB)

f [ kHz ] Poet nosnch [ - ] OFDMSYMB na nosnou [ - ]

Uplink Normal CP

15 12 7

Extended CP 12 6

Downlink

Normal CP 15 12 7

Extended CP 15 12 6

7,5 24 3

Na zklad piazen ky psma je mon penet nkolik zdrojovch blok souasn na piazench subnosnch (viz Tab. . 5).

16

2.1.4 Konfigurovateln ka psma

Systm LTE umouje flexibiln pidlit ku psma pro dan kanl v rozmez 1,4 MHz a 20 MHz. V zvislosti na pidlen ce psma se odvj i poet zdrojovch blok (RB) a tm i maximln penosov rychlost systmu. Maximln penosovou rychlost doshneme pi ce psma 20 MHz a vnitn modulac 64QAM. Vechny mon velikosti ky psma a poty pidlench zdrojovch blok jsou uvedeny v Tab. . 5.

Tab. . 5: Pidlen ky psma v systmu LTE

ka psma kanlu [ MHz ] 1,4 3 5 10 15 20

ka psma pro data [ MHz ] 1,08 2,7 4,5 9 13,5 18

Poet zdrojovch blok (RB) [ - ] 6 15 25 50 75 100

Velikost FFT pro vpoet [ - ] 128 256 512 1024 1536 2048

Vzorkovac kmitoet [ MHz ] 1,92 3,84 7,68 15,36 23,04 30,72

2.1.5 Fyzick signly pro downlink

Primrn synchronizan signl (Primary Synchronization Signal)

Primrn synchronizan signl (P-SCH) je uren pro hledn buky a identifikaci uivatelskm rozhranm (UE). Pouv se ve smru downlink a jeho st je ID buky (3 uniktn sekvence). Je vysln celkem dvakrt za rmec (10 ms). Synchronizan signly jsou vdy umstny v okol stedu kanlu na 62 subnosnch z dvod snadnho nalezen pi libovoln ce kanlu. Akoliv je k dispozici pro signl celkem 72 subnosnch (6 zdrojovch blok), vyuije se jen 62 subnosnch, zbytek jsou nulov hodnoty. Dky tomu me uivatelsk zazen (UE) pout i Fourierovu transformaci typu 64 FFT.

Primrn synchronizan signly jsou modulovny ve frekvenn oblasti pomoc Zadoff-Chu sekvence. Kad subnosn m stejnou vkonovou rove a jej fze zvis na selnm indexu generujcho genertorem PN sekvenc dle standardu popsanm v 36.211[3].

Sekundrn synchronizan signl (Secondary Synchronization Signal)

Sekundrn synchronizan signl (S-SCH) je rovn stejn jako primrn synchronizan signl vyuvn k hledn a identifikaci buky ve smru downlink, nese zbvajc st ID buky. Pesnji specifikuje jednu ze 168 sekvenc. Celkem tedy mme k dispozici 504 uniktnch identifiktor bunk, 3 sekvence jsou pouity v primrnm synchronizanm signlu (P-SCH) a zbvajcch 168 je pouito v sekundrnm synchronizanm signlu (S-SCH). Sekundrn synchronizan signl je rovn umstn na sted 62 subnosnch, jako je tomu u primrnho synchronizanho signlu. Sekvence jsou generovny opt pomoc genertoru PN sekvenc nastavenho dle parametr buky, popsno v 36.211 [3].

Referenn signl (Reference Signal)

Meme rozliovat mezi temi typy referennho signlu: Referenn signl pro konkrtn buku (cell-specific reference signal) bez MBSFN komunikace, MBSFN (Multi Broadcast Single Frequency Network) referenn signl a pro konkrtn UE (UE-specific reference signal). Referenn signly (pilotn signly) slou na stran pijmae k vpotu penosu v kanle. Kad referenn signl je dn velikost (amplitudou), fz. Pomoc tchto parametr meme na pijmac stran bez chyby demodulovat i vcestavov modulace (nap. 64QAM). Pokud se pouv vce antn, m kad antna svj vlastn referenn signl.

17

2.1.6 Fyzick kanly pro downlink

Physical Broadcast Channel (PBCH)

Jedn se o fyzick kanl uren pro transport Broadcast kanlu (BCH). Broadcast kanl nese zkladn informace tkajc se samotn buky, vetn jej identifikace. Stejn jako synchronizan signl, je i Broadcast kanl vysln v okol stedu komunikanho kanlu, zabr msto esti rdiovch blok (72 subnosnch). PBCH podporuje pouze QPSK modulaci a je penen v nultm a tetm OFDMA symbolu.

Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)

Jedn se o fyzick kanl uren pro penos dat uivatele. Tento kanl je v ase sdlen mezi nkolik uivatel. PDSCH podporuje QPSK, 16QAM a 64QAM modulaci. V kanle se me penet pagingov kanl (Paging channel - PCH) nebo downlink sdlen kanl (Downlink Shared Channel DL-SCH).

Physical Downlink Control Channel (PDCCH)

PDCCH kanl pen informace o alokovn zdrojovch blok. Je tvoen jednm nebo vce po sob jdoucmi elementy dcho kanlu (Control Channel Elements CCe), kde element odpovd devti elementrnm zdrojovm skupinm (Resource elements group). Poet pidlench (alokovanch) OFDM symbol pro PDCCH je dn kanlem CFI (Control Format Indicator), kter se pen ve stejnojmennm fyzickm kanlu (PCFICH). PDCCH pouv modulaci QPSK.

Physical Multicast Channel (PMCH)

Jedn se o kanl, kter pen multicast data, data uren pro vce uivatel. Kanl PMCH je podobn jako PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) a nese informace vce uivatelm v jeden okamik. Vyuv struktury st point-to-multipoint. Pouv modulaci QPSK, 16QAM a 64QAM.

Physical Control Format Indicator channel (PCFICH)

Tento fyzick kanl nese informace o potu OFDM symbol pouitch pro signl PDCCH v subrmci. PCFICH se nachz vdy v nultm OFDM symbolu.

Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH)

Jedn se o kanl uren k penosu tzv. ARQ indiktoru (Automatic Repeat Request). Pen se identifiktor, kter slou ke zptnmu potvrzen pchozch dat. V ppad, e data byla pijata sprvn, zasl se v kanle pro UE pznak ACK (Acknowledgement), v opanm ppad NACK (Negative ACK).

2.1.7 Generovn signlu pro downlink

Blokov schma pro generovn OFDM symbolu pro downlink je zakresleno v Obr. . 10. V prvn fzi dochz ke skramblovn pomoc pseudonhodn sekvence (31 bit dlouh zlat sekvence) vstupnho bitovho toku. Ve druhm kroku nsleduje modulace, kdy se dle vybran modulace pevede odpovdajc poet bit na symbol (nap. pro 64QAM se jeden symbol skld z 6 bit). Je nutn brt i ohled na rzn typy fyzickch kanl, kter se mohou kdovat pro ni poet stav. Po modulaci vstupuje signl do mapovac vrstvy, jejm kolem je rozdlit datov tok mezi vce antn (technologie MIMO). Poet datovch tok zle na potu antn (1 a 4). Signl pro pslunou antnu dle vstupuje do bloku ppravy kdovn (Precoding), kde dochz k prav fze a amplitudy pro kadou antnu a pizpsoben celkovho vkonu antnn soustavy. Fze pro kadou antnu jsou odlin. A mme takto vytvoen datov signly, meme je zat mapovat do volnch zdrojovch blok dan antny a nsledn vytvoit OFDM signl. Na pijmac stran nsleduj inverzn operace.

18

ScramblingModulation

mapper

Layer

mapperPrecoding

Resource

element mapper

OFDM signal

generation

Resource

element mapper

OFDM signal

generationScrambling

Modulation

mapper

layersantenna

portscodewords

Obr. . 10: Blokov schma pro generovn OFDM symbolu pro downlink [3]

2.1.7.1 Skramblovn (Scrambling)

Pro kad kdov slovo (Code words) pro downlink se vygeneruje PN skramblovac sekvence pomoc dvou 31 bitovch posuvnch registr. Prvn registr je naplnn nulami (30 bit) a posledn bit je logick 1. Druh registr je pednastaven pomoc hodnoty Cinit zskan vpotem pro konkrtn aplikaci. Skramblovac sekvence se generuje pro kad subrmec.

2.1.7.2 Modulace (Modulation mapper)

Systm LTE vyuv pro PDSCH modulaci QPSK, 16QAM a 64QAM. K dispozici je i modulace BPSK, kter je urena vhradn dicm signlm. Podrobn popis jednotlivch stav modulace a jejich bitov vyjden je k dispozici ve specifikaci 36.211, kapitola 7.1 [3].

2.1.7.3 Pizpsoben pro vce vrstev (Layer mapper, Precoding)

Pro pouit jedn antny je tento blok mapovn a pizpsoben vynechn, nedochz k prav. Ppadn me bt zaazen pro pouit mdu diverzity, kdy je signl z jednoho kdovho slova vysln na dvou, nebo tyech antnch souasn. Ve smru downlink jsme schopni souasn zpracovvat maximln dv kdov slova. Poet mapovacch vrstev (mapping layer) je dn potem pipojench antn, pro 4 antny a 4 mapovac vrstvy. Pokud pouvme diversitu mme k dispozici pouze jedno kdov slovo a 2 nebo 4 mapovac vrstvy.

Blok precoding upravuje amplitudu a fzi jednotlivch mapovacch vrstev pro jednotliv antny pomoc definovanch matic, tak aby se jednotliv symboly na vstupu antny nevyruily. Pklad aplikace bloku precoding je na Obr. . 11.

Obr. . 11: Pklad pravy kdovn pomoc bloku precoding [12]

19

2.1.7.4 Mapovn FDD pro downlink do zdrojovho bloku

Signly jako PDSCH, PBCH a PDCCH jsou tm vdy zastoupeny v downlink rdiovm rmci. Jsou tedy stanoveny pravidla a priority pro alokaci:

- Signly (referenn signly, primrn/ sekundrn synchronizan signl) maj pednost ped PBCH.

- PDCCH m pednost ped PDSCH - PBCH a PDCCH nejsou nikdy mapovny do stejnho zdrojovho elementu, tm se

vyvarujeme vzjemnho konfliktu.

Obr. . 12: Pklad mapovn do rmce pro downlink [7]

Obr. . 13: Pklad mapovn pro downlink z pohledu asov a frekvenn oblasti [7]

Na Obr. . 12 je pklad mapovn downlink signl pro FDD (Frekvenn duplex). Primrn synchronizan signl je mapovn do poslednho symbolu ve slotech . 0 a 10 pro 62 subnosnch (viz. Obr. . 13). Sekundrn synchronizan signl je mapovn do symbolu ped primrn synchronizan signl. Synchronizan signly se nachzej uprosted, kolem tzv. DC nosn.

Referenn signl je vysln v 0. a 4. OFDM symbolu (normal CP) v kadm slotu. Rozhodujc je rovn poet pouitch antn (Obr. . 14), kter nm ovlivuje etnost vskytu referennho signlu v danm slotu. Pro jednu antnu se pen v jednom slotu celkem 4 krt referenn signl. Referenn signl m pednost v alokaci ped vemi ostatnmi signly. Jeho generovn ovlivuje identifiktor buky.

20

Obr. . 14: Mapovn referennho signlu v zvislosti na potu antn [8]

PBCH je mapovn do 0. a 3. OFDM symbolu v 1. subrmci. Je rovn jako synchronizan signly umstn na sted frekvennho psma na 72 subnosnch kolem DC nosn.

PDCCH me bt alokovn do prvnch tech OFDM symbol (4. symbol pouze pokud poet rdiovch blok je men nebo roven 10) kadho subrmce. Na zbytek volnch symbol me bt alokovn kanl PDSCH.

2.1.7.5 Generovn OFDM symbolu (OFDM Multiplex)

Po bloku mapovn dostaneme rozloen jednotlivch dat v kmitotov oblasti a pro pevod do asov oblasti vyuije inverzn Fourierovu transformaci (IFFT) a ke kadmu symbolu nsledn pidme cyklick prefix (st z konce danho symbolu).

Obr. . 15: Vyuit IFFT pro downlink [15]

Data z bloku mapovn jsou vytna po sloupcch, tedy po jednotlivch symbolech, celkem vstupuje do IFFT transformace tolik paralelnch dat, kolik je vyuitch nosnch. Po IFFT jsou data pevedena do sriovho toku a ke kadmu symbolu je pidlen cyklick prefix. K prvnmu symbolu v kadm slotu je pidlen cyklick prefix o dlce 5,2 s a ostatnm symbolm je pidlen cyklick prefix o dlce 4,7 s (normal CP). Tyto vstupn OFDM data jsou dle modulovny na vysokofrekvenn (VF) nosnou a vyslny.

21

2.1.8 Fyzick signly pro uplink

Demodulation Reference Signal (DMRS)

Signl DMRS je pouvn pro synchronizaci a odhad uplink kanlu, existuj dva typy signlu DMRS. Prvn je uren pro kanl PUSCH a druh pro PUCCH. Signl DMRS uren pro PUSCH je piazen na 4. symbol SC-FDMA, v ppad pouit prodlouen cyklickho prefixu je piazen 3. symbolu v PUSCH slotu.

Symboly DMRS urenho pro PUCCH jsou umstny dle jeho nastaven v odpovdajcch slotech. V ppad, e by PUCCH byl nastaven na 1/1a/1b a normln cyklick prefix, vyslaj se SC-FDMA symboly v 2., 3. a 4. slotu.

Sounding Reference Signal (SRS)

V ppad, e PUCCH nebo PUSCH nen naplnovn, tak eNB (zkladov stanice) me poadovat vysln SRS, kter umon eNB odhadnout charakteristiku uplink kanlu. Alokace signlu na subnosn je dna kou signlu SRS, kter me bt nakonfigurovna. SRS je vysln v poslednm symbolu subrmce SC-FDMA. Perioda opakovn a offset me bt rovn nastaven.

2.1.9 Fyzick kanly pro uplink

Physical Uplink Shared Channel (PUSCH)

Fyzick kanl, kter nese uiten data od uivatele do st. Pouv modulaci QPSK, 16QAM a 64QAM. PUSCH nese data z kanlu UL-SCH (Uplink Shared Channel) a UCI (Uplink Control Information). Mapovn do rmce je zobrazeno v Obr. . 16.

Obr. . 16: Mapovn uplink sdlenho kanlu a jeho demodulanho signlu (DMRS) [7]

Physical Uplink Control Channel (PUCCH)

Fyzick kanl, kter pen dc informace pro Uplink, jako nap. poadavky pro Hybridn ARQ (HARQ/NACK) a indiktor kvality kanlu (CQI). PUCCH je penen pouze s PUSCH ze stejnho UE. PUCCH podporuje modulace jako BPSK a QPSK. Jeden z nejastjho mapovn na kanl je zobrazen v Obr. . 17 pro mapovn typu 1a/1b. Ostatn PUCCH formty jsou vyuvny uvnit zdrojovch blok (RB).

Obr. . 17: Pklad mapovn uplink kontrolnho kanlu a jeho demodulanho signlu [7]

22

2.1.10 Generovn signlu pro uplink

Zpsob generovn signlu pro uplink je nepatrn odlin od downlinku. Zejmna v potu pouitch antn, kdy ve smru uplink vyuvme pouze jednu antnu a zpracovvme tak maximln jedno kdov slovo. Toto kdov slovo je opt rozprosteno pomoc skramblovac sekvence, kter je rovn generovna pomoc dvou 31 bitovch registr s PN sekvenc. Inicializan hodnota bude jin ne v ppad downlinku. Blok modulac zstv stejn jako v downlinku a navc je zde zaazen blok Transform precoder. Nejedn se vak o nic jinho, ne pevod signlu do kmitotov oblasti pomoc diskrtn Fourierovy transformace DFT. Transformace je provdna pro urit poet M nosnch, tedy M bodov DFT. Velikost M zvis na plnovn, kdy a kolik nosnch danmu uivateli se pidl. S tm souvis i blok mapovn, do kterho se data po DFT mapuj po sloupcch (symbolech), nikoliv po zdrojovch blocch, jak tomu bylo u downlinku. Piem kad uivatel zabr urit mnostv nosnch z danho psma. Nsleduje OFDM multiplex, kter je stejn jako v downlinku, jen s tm, e na vstupu dostaneme dky pedchoz DFT signl SC-FDMA.

ScramblingModulation

mapper

Transform

precoder

Resource

element mapper

SC-FDMA

signal gen.

Obr. . 18: Generovn symbolu SC-FDMA pro uplink [3]

2.1.10.1 Generace SC-FDMA signlu

Na Obr. . 19 je schma SC-FDMA modultoru. Oproti OFDM demodultoru obsahuje jen M bodovou FFT, kter je realizovan pro kadho uivatele. Dle tchto M nosnch je pivedeno do mapovac oblasti, kde se jednotliv uivatelsk data skldaj do mapovac mky. Pevn je vyuito mapovn v kmitotov oblasti, tedy data jednotlivch uivatel mezi sebou soused na danch nosnch a v ase jim je pidleno msto. Celkem je v mapovac oblasti nosnch kmitot dle zvolen penen ky psma a potu rdiovch blok RB. V mapovacm bloku jsou mapovny data po sloupcch (symbolech). A nad tmito daty je provedeno N bodov IFFT a paraleln sriovm pevodnkem je vytvoen signl v asov oblasti. Nsleduje blok pidn cyklickho prefixu, za kterm dostaneme ji signl SC-FDMA. Dalmi pravami meme modulovat na VF nosnou a vyslat do prosted. Pro demodulaci na pijman stran je pouito inverznch operac (FFT, IFFT).

Obr. . 19: SC-FDMA modultor [13]

23

2.1.10.2 Mapovn pro uplink do zdrojovho bloku

Na Obr. . 20 je znzornno mapovn kanl v uplinku. Uplink vyuv modulaci SC-FDMA. Jak lze vidt, spektrum je rozdleno mezi mnoho uivatel (UE) jak v asov, tak i v kmitotov oblasti. Na zklad datovho toku od uivatel je pmo stanovena ka psma kanlu. Na rozdl od downlinku zde nen demodulan referenn signl penen pes cel psmo, co et energetick nroky na mobiln zazen. Parametry kanl PUSCH, PUCCH a demodulan reference pro PUSCH se mohou mnit v zvislosti na pouitm kdovn (Zadoff-Chu), kter se odvj od pidlench rdiovch blok (RB).

Obr. . 20: Pklad mapovn v uplinku v kmitotov asov oblasti [7]

2.1.11 Fyzick kanl s nhodnm pstupem (Physical Random Access Channel PRACH)

Jedn se o fyzick kanl s nhodnm pstupem, kter zajiuje komunikaci s eNB (zkladnovou stanic). PRACH umouje zkladnov stanici vypotat asov zpodn k uivateli (UE) a stabilizovat tak paketov penos. Fyzick kanl PRACH se skld z preambule a sekvence. Preambule je ortogonln s ostatnmi uplink uivatelskmi daty, dky tomu meme rozliit jednotliv uivatele (UE). Kanl je vce popsn v kapitole 2.3.6.

24

2.1.12 Mapovn asovho duplexu (TDD) do zdrojovho bloku

Pro komunikaci s uivatelskm zazenm (UE) meme komunikovat v rmci jednoho kmitotu pomoc asovho duplexu. Kdy se std provoz ve smru uplink a downlink. V Obr. . 21 a Obr. . 22 jsou ukzky mapovn do TDD pro periodu pepnn 5ms a 10 ms. Primrn synchronizan signl je mapovn do tetho symbolu slotu 2 a slotu 12 na sted 62 subnosnch kolem DC nosn. Sekundrn synchronizan signl je mapovn do poslednho symbolu slotu 1 a slotu 11. Referenn signl se mapuje do symbolu 0 a 4 v kadm slotu. Opt jako v kadm FDD mapovn m i referenn signl nejvt prioritu pro mapovn. Kanl PBCH je mapovn do prvnch tyech symbol ve slotu 1. Kanl PDCCH me bt alokovn do prvnch tech symbol v kadm subrmci. Dal voln msto me bt vyuito pro jin kanly, nap. pro PDSCH.

Obr. . 21: Pklad mapovn do TDD rmce (pepnn 5 ms) [7]

Obr. . 22: Pklad mapovn do TDD rmce (Pepnn 10 ms) [7]

25

2.2 Multiplexovn a kanlov kdovn (36.212) Fyzick kanly jsou dle mapovny do transportnch kanl (TrCH), nesouc informaci mezi

fyzickou vrstvou, MAC a vymi vrstvami. V Tab. . 6 je popis jednotlivch transportnch kanl pro uplink a downlink, vetn jejich dcch informac.

2.2.1 Mapovn kanl

Tab. . 6: Kanly pro uplink a downlink a jejich mapovn do pslunch fyzickch kanl

Spojen Typ

kanlu Kanl Nzev kanlu

Fyzick kanl

Nzev fyzickho kanlu

uplink

transportn

UL-

SCH

Uplink Sahred

Channel PUSCH Physical Uplink Shared Channel

RACH Random Access

Channel PRACH Physical Random Access Channel

dc UCI Uplink Control

Information

PUCCH,

PUSCH

Physical Uplink Control Channel, Physical

Uplink Shared Channel

downlink

transportn

DL-

SCH

Downlink shared

Channel PDSCH Physical Downlink Shared Channel

BCH Broadcast Channel PBCH Physical Broadcast channel

PCH Paging Channel PDSCH Physical Downlink Shared Channel

MCH Multicast Channel PMCH Physical Multicast Channel

dc

CFI Control Format

Indicator PCFICH Physical Control Format Indicator Channel

HI HARQ Indicator PHICH Physical HARQ Indicator Channel

DCI Downlink Control

Information PDCCH Physical Downlink Control Channel

2.2.2 Kanlov kdovn, multiplexovn a prokldn

2.2.2.1 CRC kalkulace

Kontroln souet CRC (Cyclic Redundancy Check) kd zabezpeuje datov tok proti chybm vzniklm pi penosu. CRC je blok bit, kter se pid k penenmu signlu tak, e se vypot hodnota pomoc danho algoritmu. Na pijmac stran se z pijatch dat mimo CRC, vypot nov CRC a porovn s penenou hodnotou, pokud odpovd, je ve v podku a nevznikla chyba pi penosu. Samotn CRC nedoke opravit chybu, ale jen detekovat. V systmu LTE se generuj 4 typy CRC, kter jsou dny dlkou slova pro vpoet.

Matematick vyjden pro CRC je uvedeno ne, nsledn v Tab. . 7 je uvedeno, kter CRC se pouv pro kter kanl.

CRC24A = [D

24 + D

23 + D

18 + D

17 + D

14 + D

11 + D

10 + D

7 + D

6 + D

5 + D

4 + D

3 + D +1] pro CRC dlky 24

CRC24B = [D24

+ D23

+ D6 + D

5 + D +1] pro CRC dlky 24

CRC16 = [D16

+ D12

+ D5 +1] pro CRC dlky 16

CRC8 = [ D8 + D

7 + D

4 + D

3 + D +1] pro CRC dlky 8

26

Tab. . 7: Pouit CRC kd ve fyzickch kanlech

Spojen Kanl CRC schma Kdovn CRC (Scrambling)

uplink

UL-

SCH

Transportn blok: CRC24A

Segment: CRC24B

-

UCI CRC8 -

downlink

DL-

SCH

Transportn blok: CRC24A

Segment: CRC24B

-

BCH CRC16 CRC zakdovan bity jsou kdovny pomoc PBCH CRC masky,

kter odpovd pouit antnn soustav

PCH

Transportn blok: CRC24A

Segment: CRC24B

-

MCH

Transportn blok: CRC24A

Segment: CRC24B

-

DCI CRC16 CRC zakdovan bity jsou kdovny pomoc vbrov masky a

identity RNTI (Radio Network Temporary Identity)

2.2.2.2 Segmentace

Pokud je vstupn sekvence del ne maximln dlka bloku kdu (6144 bit), je nutn provst segmentaci na men sti (segmenty). Ped samotnm segmentovnm se opat penen blok CRC24A kdem. Segment mus mt bitovou dlku vt ne 40 bit a men ne 6144 bit. Piazenou dlku a poet jednotlivch segment se ur dle vpot uvedench v 36.212[3] kapitola 5.1.2. Mohou existovat pouze dv dlky segment L+ a L-, jejich dlky jsou rovn specifikovny normou 36.212. Takto dlouhmi segmenty je rozdlen transportn blok a kad segment je dle zabezpeen CRC kdem typu CRC24B.

Obr. . 23: Segmentace a pidn CRC k transportnmu toku [7]

27

2.2.2.3 Kanlov kdovn

V systmu LTE jsou k dispozici dva hlavn typy zabezpeen proti chybm na penosu a tm jsou konvolun kdy a turbo kdy. Pro transportn kanly se vyuv turbo kd s kdovm pomrem 1/3, kter pesn definuje popis ve standartu 36.212 [4]. Schma turbo kodru je na Obr. . 24. Turbo kodr obsahuje dva RSC kodry (zptnovazebn kodry) s kdovm pomrem 1/3. Na vstupu kodru jsou k dispozici bity systematick a paritn. Vstupn data do druhho kodru jsou prokladaem, popsanm ve standardu 36.212, proloena. Z vstupu druhho kodru se ji odeberou jen paritn data a multiplexuj se spolu s vstupem prvnho kodru do jednoho datovho toku. Tento datov tok je dle pivdn na vstup pizpsoben datovho toku (Rate Matching).

Dalm typem je konvolun kdovn, kter je definovno rovn ve standardu 36.212. Vyuv tak kdovho pomru 1/3. Na rozdl od CRC kdu mohou tyto kdy opravit omezen mnostv chyb vzniklch pi penosu. Schma konvolunho kodru dle standardu je uvedeno na Obr. . 25 a vyuv se pevn pro kanly nesouc dc informace. Podrobn rozpis pouitho kdovn pro jednotliv kanly je uveden v Tab. . 8.

Tab. . 8: Pouit kdovn v zvislosti na penosovm kanle

Typ kanlu Kanl Pouit kodr Kdov pomr

Trasnportn

UL-SCH

turbo kodr 1/3 DL-SCH

PCH

MCH

BCH konvolun kodr 1/3

dc

DCI konvolun kodr 1/3

CFI blokov kd 1/16

HI opakovn 1/3

UCI blokov kd variabiln

konvolun kodr 1/3

Generujc polynom pro Turbo kodr je dn vztahem .1 [4]:

( ) [ ( )

( )] [ - ; - , - ] (1)

( ) [ - ; - , - ] (2)

( ) [ - ; - , - ] (3)

DD D

DD D

Input

Turbo code internal

interleaverOutput

Output

1st constituent encoder

2nd constituent encoder

kc

kc

kx

kx

kz

kz

Obr. . 24: Schma turbo kodru (kdov pomr 1/3) [4]

28

D D D DD D

G0 = 133 (octal)

G1 = 171 (octal)

G2 = 165 (octal)

kc

)0(kd

)1(kd

)2(kd

Obr. . 25: Schma konvolunho kodru (kdov pomr 1/3) [4]

Dekdovn jednotlivch kd probh pomoc Viterbiho algoritmu (konvolun kdy), MAP algoritmu (turbo kdy), ppadn SOVA dekodru (Turbo kdy). Dekdovn turbo kd je tedy znan sloitj ne konvolunch kd, ale nabzej vt zabezpeen ne kdy konvolun. Pklad zapojen SOVA dekodru je na Obr. . 26. Jedn se o kodr s tzv. mkkm rozhodovnm.

Obr. . 26: Schma SOVA dekodru [11]

2.2.2.4 Pizpsoben datovho toku (Rate Matching)

Pizpsoben datovho toku nm umon zredukovat uritou nadbytenost zanesenou pomoc kanlovho kdovn. Pro turbo kdy a pro konvolun kdy jsou podobn mechanismy. Oba vyuvaj tzv. virtuln cyklick buffer, z nho se vhodnou selekc vyberou poadovan data. Dle nm provd prokldn penench dat a tm roste jejich zabezpeen proti skupinovm chybm.

Vsledn datov tok z turbo kodru rozdlme na ti sti, prvn je systematick datov tok a zbvajc jsou paritn bity. Vechny datov toky vstupuj dle do prokladae, kde dojde zvl k proloen systematickch i paritnch dat. V dalm kroku vstupuj paritn data do vzjemnho prokladae a celkov vsledek je uloen v kruhov pamti (circular buffer). Z kruhov pamti jsou vybrna vhodn data dle indexu redundance (nadbytenosti) RV. Podrobn schma je uvedeno v Obr. . 27.

Obr. . 27: Pizpsoben datovho toku vstupu turbo kodru [7]

29

U konvolunho kdovn je tomu podobn. Na vstupu konvolunho kodru mme 3 datov toky, kter samostatn vstupuj do prokladae. V dalm kroku se postupn tak, jak byly seazeny z vstupu konvolunho kodru, sead v kruhov pamti (circular buffer). Z tto pamti se vyte posloupnost o dan dlce v zvislosti na podmnkch fyzickho kanlu. Schma je uvedeno v Obr. . 28.

Obr. . 28: Pizpsoben datovho toku vstupu konvolunho kodru [7]

Index pro vytn z kruhov pamti (Redundancy vector index) je specifikovn pomoc vych vrstev systmu a zejmna dle plnovanch HARQ proces v danm penosu.

2.2.2.5 Spojovn kdovch blok (Code Block Concatenation)

Vstupn bloky po pizpsoben se opt spojuj do vslednho datovho toku, viz Obr. . 29.

Obr. . 29: Skldn blok (Code block Concatenation) [7]

30

2.2.3 Zpracovn uplink sdlenho kanlu (Uplink Shared Channel)

Uplink sdlen kanl (UL-SCH), kter se mapuje na fyzick kanl stejnho jmna, me mt rznou velikost penenho bloku kadou 1 ms TTI (Transmission Time Interval). Schma kdovn sdlenho kanlu uplink je uvedeno na Obr. . 30. Jako prvn se z dat fyzickho kanlu vytvo transportn blok, kter se opat CRC24A kdem, nsledn dochz k segmentaci na men seky, kdy segment mus mt vce ne 40 bit a mn ne 6144. Kad segment se opat opt kontrolnm soutem CRC, ale ji verz 24B. Nsleduje kanlov kdovn, kter je pro transportn kanly voleno pomoc turbo kd. Na vstupu kanlovho kdovn dostaneme velk mnostv dat a je poteba pizpsobit datov tok a vybrat vhodn data (Rate Matching). Pizpsoben zvis na podmnkch nastavench pro dan fyzick kanl. Vce takovchto blok dat (kdovanch segment) se dle spojuje do velkho rmce v jednotce (Code block concatenation). K takto vytvoenm datm se pid multiplexovnm nkolik dalch informac pro kanl, jako nap. CQ kvalita kanlu (Channel quality), PMI (Precoding Matrix Indicator), RI (Rank Indicator), RV (Redundancy Version) udv redundanci provdnou v bloku Rate Matching, HARQ-ACK. Po pidn tchto informac do kanlu vstupuj data do kanlovho prokladae.

Obr. . 30: Zpracovn UL-SCH transportnho kanlu [7]

31

2.2.4 Zpracovn kanl ve smru downlink

2.2.4.1 Broadcast kanl (Broadcast channel) BCH

Broadcast kanl (BCH) m pevn stanovenou dlku a formt. Je vysln pro vechny uivatele na dan buce. BCH je mapovn do fyzickho kanlu PBCH. Kdovan transportn blok BCH je mapovn do 4 subrmc (prvn 4 symboly slotu 1) za dobu 40 ms BCH TTI. Zpracovn BCH jako prvn provz pidn kontrolnho soutu CRC24A, kter je dle modifikovno. CRC kd je uit za pomoci CRC masky, kter me nabvat t hodnot v zvislosti na pouitm potu antn ve vyslai (viz Tab. . 9). Po operaci skramblovn CRC kdu nsleduje kanlov kdovn s vyuitm konvolunho kodru a nsledn probh prava datovho toku (Rate matching). Nyn dostvme kdov slovo, kter je vstupnm slovem do OFDM modultoru, jak je tomu v Obr. . 31. Nsleduje blok skramblovn, modulace a mapovn do pslunch slot. Nen zde pouito prokldn a technika HARQ.

Tab. . 9: Volba CRC masky pro PBCH

Poet vyslacch antn pro eNB PBCH CRC maska (xant,0 , xant,1, . Xant,15 )

1 0,0,0,0, 0,0,0,0, 0,0,0,0, 0,0,0,0

2 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1

4 0,1,0,1, 0,1,0,1, 0,1,0,1, 0,1,0,1

Obr. . 31: Zpracovn transportnho kanlu BCH v downlinku [7]

32

2.2.4.2 Downlink sdlen kanl (Downlink Shared Channel) DL-SCH

Downlink sdlen kanl je mapovn do kanlu PDSCH kadou 1 ms TTI. Kdovn je stejn jako u uplink sdlenho kanlu a po skldn blok, viz Obr. . 32. Jako kanlovho kodru, je vyuito turbo kodru.

Obr. . 32: Zpracovn transportnho kanlu pro Downlink sdlen kanl (DL-SCH), Pagingov kanl (PCH) a Multicast channel (MCH) [7]

2.2.3.3 Pagingov kanl (Paging Channel) PCH

Pagingov kanl je vysln pro vechny uivatele (Broadcast) v dan buce. Kdovan PCH se mapuje stejn jako Downlink sdlen kanl (DL-SCH) do kanlu PDSCH kadou 1 ms TTI. Krom toho, e nese jin informace ne DL-USCH, se kduje a mapuje do stejnho kanlu za stejnch podmnek jako DL-SCH.

2.2.3.4 Multicast kanl (Multicast Channel) MCH

Multicast kanl nese informace pro vce uivatel (ne pro vechny) v dan buce. Zpracovn je stejn jako u pedchozch dvou kanl (PCH a DL-SCH). Jedin rozdl je v tom, e kanl MCH se mapuje do fyzickho kanlu PMCH kadou 1 ms TTI.

33

2.2.5 Downlink kdovn dcch informac (DCI)

dc informace jsou mapovny do fyzickho kanlu PDCCH a nesou informace jako: - Informace formtovn (modulan schma, kdov schma, redundance, indiktor

novch dat, cyklick posun pro demodulaci RS, uplink index, CQI, HARQ informace o kdovm slovu)

- Informace o alokaci zdroj - Pkazy pro zen vkonu

Tab. . 10: Vyslac reimy pro DCI

Md penosu Podmnky mdu penosu Formt reference DCI

1 jedna antna; port 0 1, 1A

2 diverzita 1, 1A

3 oteven smyka prostorovho multiplexovn 2A

4 uzaven smyka prostorovho multiplexovn 2

5 multi-user MIMO 1D

6 uzaven smyka (rank = 1) 1B

7 jedna antna; port 5 1, 1A

Obr. . 33: Zpracovn kontrolnch informac pro DCI [7]

Kad blok DCI nese RNTI (Radio Network Temporary Identity) uren pro identifikaci koncovho uivatele. DCI me mt rzn formt dan nastavenmi podmnkami vyslae. Kdovn DCI informac probh dle Obr. . 33. Transportnmu bloku se opt pid CRC24A. Nsledn probh skramblovn transportnho bloku dle antnn soustavy (pro danou antnu) a danho RNTI. Takto upraven blok se kduje pomoc konvolunho kodru a uprav se datov tok (Rate matching). Takto kdovan data jsou dle multiplexovna s ostatnmi daty mapovanmi do PDCCH.

34

2.2.5.1 Control format indicator (CFI)

dc informace o formtovn CFI jsou mapovny do fyzickho kanlu PCFICH. FICH definuje kolik OFDM symbol se pouv pro PDCCH v subrmci. CFI se kduje blokov pomoc pomru 1/16 a me nabvat hodnot v rozmez 1 a 3. Pro penos s kou psma kanlu vt ne 1,8 MHz (10 RB) je poet symbol OFDM pro subrmec pmo hodnota CFI. Pro penos s men kou psma je vsledn hodnota CFI+1.

Obr. . 34: Kdovn CFI [7]

2.2.5.2 HARQ indiktor (HARQ Indicator)

HARQ identifiktor (HI) nese informaci hybridn ARQ ACK / NACK, kter nabv hodnoty HI = 1 pro pozitivn pjem (ACK) a HI = 0 pro negativn pjem (NACK). Tmto zpsobem meme dit dosti o opakovn. HI je mapovn do kanlu PHICH a vyuv jednoduchho opakovanho kdovn s pomrem 1/3, jak je uvedeno v Obr. . 35.

Obr. . 35: Kdovn HARQ [7]

35

2.3. Procedury ve fyzick vrstv (36.213)

2.3.1 Poadavek na automatick opakovn penosu (ARQ a HARQ)

Poadavek na opakovan vysln paketu HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) spad do protokol druh vrstvy (L2) a je ji roky vyuvn v souasnch telekomunikanch systmech. Jedn se v podstat o zptn kanl, kter slou k penosu poadavku na opakovn ztracench dat na pijmac stran pomoc informace ACK/NACK (sprvnho/ patnho pjmu). HARQ meme rozdlit na dva typy: HARQ 1. typu (Type-I HARQ) a HARQ 2. typu (Type-II HARQ).

HARQ 1. typu (Chase Combining) se vyuv u starch systm jako UMTS. ARQ je ve zptnm kanlu kdovno kodrem FEC (Forward Error Correction). Me se jednat o konvolun kdy, ppadn turbo kdy. Vhodou tohoto kdovn je dobr penos i pi slabm signlu, kdy nm pdavn redundance pli nevad. Naopak pi silnm kanlu se pen stejn zakdovan poadavek a tm se sniuje uiten datov tok v danm psmu. Pi pouit HARQ tohoto typu se na pijmac stran signl st s pedchozm a dochz tedy ke zven pomru signlu k umu.

Obr. . 36: Procedura HARQ 1. typu (Chase Combing) [11]

HARQ 2. typu (Incremental Redundancy) je vyuvna v systmech HSDPA, HSUPA, HSPA+ a LTE. Stejn jako HARQ 1. typu pouv kdovn FEC, jedinm rozdlem je adaptivn kdovn dle intenzity signlu kanlu, kdy se v ppad zhorenho pjmu postupn pidv do signlu redundance a zvyuje se tak kdov pomr.

Obr. . 37: Procedura HARQ 2. typu (Incremental Redundancy) [11]

36

2.3.1.1 Proces zpracovn pro HARQ

HARQ proces pouv tzv. stop and wait protokol, kdy vysla vyle data a ek na potvrzen pijmae a teprve potom pokrauje odeslnm dalch dat (ACK), ppadn v opakovn vyslanch dat (NACK). Takov proces by zabral v komunikaci mnoho subrmc a jednalo by se o velkou asovou prodlevu, proto se vyuije pam na vyslac stran, do kter se ukldaj vyslan data a uvoluj se teprve tehdy, kdy vysla dostane od pijmae potvrzen sprvnho pjmu (ACK), ppadn se pichystaj k opakovn (NACK). V systmu LTE s vyuitm TDD je monost zvolit poet HARQ proces s variabiln ekac dobou. U FDD penosu v uplinku je poet HARQ fixn na 8 pro UE. Ve smru downlink mme k dispozici rovn 8 HARQ proces na UE, ale mohou bt peneny v ktermkoliv subrmci.

Obr. . 38: Jednoduch HARQ proces [7]

2.3.1.2 Synchronn a asynchronn penos HARQ

Pro smr downlink se vyuv asynchronnho penosu HARQ 2. typu (Obr. . 39). Naopak pro uplink se vyuije synchronnho penosu (Obr. . 40). Pro kad penos se vyuv osmi proces HARQ, piem pro uplink je vyuit fixn interval penosu. V downlinku se vyuv variability pouitho kdovn, kdy jsou informace o redundanci HARQ ureny daty v PDSCH a PDCCH.

Obr. . 39: Asynchronn penos HARQ - downlink [7]

Obr. . 40: Synchronn penos HARQ - uplink [7]

37

2.3.2 Adaptivn modulace a kdovn (Adaptive Modulation and Coding)

Adaptivn modulace a kdovn (AMC) je mechanismus, kter slou k pizpsoben spojen mezi vyslaem (eNB) a uivatelskm zazenm (UE). Kdy na zklad parametr menho penosovho kanlu je vyhodnoceno pouit modulace, ppadn prava zabezpeen proti chybm FEC. Pokud mme k dispozici siln signl, nijak neruen, systm me nasadit modulaci s nejvce stavy (64QAM) a nzk kdov pomr. Naopak, dojde-li k ruen na kanlu a u vlivem interferenc, ppadn jinm zdrojem ruen, na danm kmitotu dochz k snen propustnosti kanlu a systm m dv monosti: Zachovn stvajc modulace a zven redundance v signlu pomoc zabezpeen proti chybm na penosu FEC nebo snit modulan schma (nap. na 16 QAM). Tmito dvma zpsoby lze upravovat datov tok k uivateli. Aby AMC mohla pracovat sprvn, je poteba vyst stav penosovho kanlu z parametru CQI (Channel Quality Indicator), kter se pen v uplinku v kontrolnch informac UCI na fyzickm kanlu PUCCH nebo PUSCH. CQI me bt zaslno periodicky nebo aperiodicky, zle na jeho nastaven. Nastaven parametry modulace a kdovn jsou uvedeny v Tab. . 11 v zvislosti na velikosti indexu kvality penosovho kanlu CQI.

Tab. . 11: Pouit kdovn a modulace v zvislosti na pouitm CQI

CQI index Modulace Kdov pomr (x 1024) Spektrln innost

0 mimo rozsah

1 QPSK 78 0,1523

2 QPSK 120 0,2344

3 QPSK 193 0,3770

4 QPSK 308 0,6016

5 QPSK 449 0,8770

6 QPSK 602 1,1758

7 16QAM 378 1,4766

8 16QAM 490 1,9141

9 16QAM 616 2,4063

10 64QAM 466 2,7305

11 64QAM 567 3,3223

12 64QAM 666 3,9023

13 64QAM 772 4,5234

14 64QAM 873 5,1152

15 64QAM 948 5,5547

2.3.3 Synchronizace a vyhledvn buky

Vyhledvac proces buky vyaduje jak frekvenn tak i asovou synchronizaci. UE se mus tedy synchronizovat, aby detekoval ID fyzick vrstvy buky. Synchronizace probh pomoc dvou referennch signl vyslanch v downlinku a to primrn synchronizan signl (P-SCH) a sekundrn synchronizan signl (S-SCH). Tyto signly jsou peneny na 62 subnosnch (930 kHz) pobl DC subnosn uprosted zabranho psma, tm je meme snadnji detekovat i v ppad pouit rzn ky psma (1,4 MHz, 3 MHz, atd.). Dle je nutn pro uren identifikace referenn signl (Reference signal) a fyzick broadcast kanl (PBCH). Referenn signl je penen vdy po 6 OFDM symbolech.

2.3.3.1 Identifiktor buky

Existuje 504 uniktnch identifiktor fyzickch vrstev buky ve tech uniktnch identifiktorech skupinovch bunk (Cell group ID). Kad skupina obsahuje tedy 168 uniktnch identifiktor bunk. Skupinov identifiktor bunk je v rozmez hodnot 0 a 2 a ke kadmu skupinovmu identifiktoru odpovd tedy identita buky v rozmez 0 a 167.

38

2.3.3.2 Proces hledn buky

Proces vyhledvn buky zane, kdy UE pomoc modulu U-SIM (Universal Subscriber Identity) zad o hledn buky. Nap. pokud zapneme UE, tak nem dn informace o okolnch bukch, take zane hledat nejsilnj signl ze vech pijmanch. Kdy UE najde nejsilnj subnosnou, nesouc synchronizan signl a PBCH kanl, zane frekvenn synchronizace. UE si najde primrn synchronizan signl, ze kterho me urit nosnou frekvenci a asovn slotu. V tomto okamiku UE neme pesn urit, ve kter polovin rmce se nalz, dokud primrn synchronizan signl nen vysln minimln dvakrt za cel rmec. Nsleduje proces dekdovn, kdy UE odstran cyklick prefix (CP) a dekduje primrn synchronizan signl a zsk informaci o pouit buce skupiny (CELL group ID) v rozsahu 0 a 2. Po zskn informac nsleduje dekdovn sekundrnho synchronizanho signlu, ze kterho je zskna posledn st buky o hodnot 0 a 167. Z tchto nalezench hodnot ji me UE sestavit identifiktor buky. Pomoc tohoto kdu a znmho asovn me UE pest signl ve fyzickm kanlu PBCH, kter nese systmov informace a PLMN (Public Land Mobile Network) identitu. Jakmile je znm identita PLMN, me UE pikroit k registraci do buky.

Obr. . 41: Proces hledn buky [7]

2.3.4 Nhodn pstup (PRACH)

Fyzick kanl pro nhodn pstup v uplinku je oznaovn jako PRACH (Physical Random Access Channel) a zabr msto 6 sousedcch zdrojovch blok (RB). Me bt alokovn kamkoliv v kanlu z deseti subrmc, tak jak je zobrazeno v Obr. . 42. Slou pevn k inicializovn spojen UE s eNB.

Obr. . 42: Struktura a umstn rmce PRACH [7]

Subrmec PRACH se skld z cyklickho prefixu o dlce TCP a sekvence o dlce TSEQ. Tyto dlky mohou bt upravovny v zvislosti na zvolen konfiguraci preambule, kterou nastavuje vy vrstva systmu LTE.

39

Tab. . 12: Nastaven preambule kanlu PRACH

Formt preambule Cyklick prefix (TCP) Sekvenn st (TSEQ )

0 3168*TS 24576*TS

1 21024*TS 24576*TS

2 6240*TS 2*24576*TS

3 21024*TS 2*24576*TS

4 (pouze struktura rmce typu 2) 448*TS 4096*TS

Pi nastaven preambule PRACH na hodnotu 0 je TSEQ reprezentovno dlouhou Zadoff-Chu sekvenc o dlce (24756*TS) nebo 800 s. PRACH je vytvoen v kmitotov oblasti a po peveden do asov je aplikovn cyklick prefix CP. Uivatelsk rozhran vysl PRACH na nult pozici TA (Timing Advance), ale eNB pijm nkdy pozdji. Z tohoto dvodu je tedy nutn zabezpeen cyklickm prefixem signl PRACH ped interferenc. Napklad pro preambuli formtu 0 (3168*TS), kter m dlku 103 s, je ochrann interval inn do vzdlenosti 15 km okolo buky. Pro preambule formtu 0 a 3 je vtinou jeden zdroj nhodnho pstupu za subrmec pro reim FDD. Tab. . 13 popisuje konfiguraci nhodnho pstupu a jeho mon umstn v odpovdajcch subrmcch. Na zatku vysln PRACH je tedy nutn, aby si UE tyto informace zjistilo ze st (asov a frekvenn umstn).

Tab. . 13: PRACH asovn pro jednotliv konfigurace [5]

Zadoff-Chu sekvence pouvan pro kdovn PRACH maj vborn autokorelan vlastnosti. Ve vsledku je mon signl PRACH detekovat na velkou vzdlenost, a do 120 km od zkladnov stanice pi pouit dlky preambule 800 s.

40

2.3.5 Uplink Control signaling

Zkladem pro pouit adaptivn modulace, kdovn, systmu MIMO a adaptace hodnoty (Rank adaptation) je men vlastnost kanlu pomoc pijmae. Systm LTE specifikuje ti nejdleitj parametry, kter se k tomuto vyuvaj a uruj informaci o stavu kanlu CSI (Channel State Information). Jedn se o indiktor kvality kanlu CQI (Control quality information), indiktor hodnoty RI (Rank indicator) a indiktor kdovac matice PMI (Precoding matrix indicator). Report tchto informac se zasl aperiodicky (PMI) v kanle PUSCH a periodicky (CQI, RI) v kanle PUCCH.

Channel quality indicator (CQI)

Indiktor kvality kanlu specifikuje rove umu a interference danou pijmaem na dan sti kanlu. CQI je dle vyuvn jako parametr pro plnovn mapovn uvnit zkladnov stanice eNB. Pokud tedy dostane eNB vysok slo indiktoru kvality CQI, me pidlit efektivn dan kmitoty uivateli. Tato technika se nazv frekvenn selektivn plnovn.

Rank indication (RI)

RI obsahuje hodnotu danou UE. Tato hodnota uruje poet vrstev, kter maj bt nsledn pouity pro downlink vysln. Hodnota RI specifikuje tedy maximum prostorov paralelnho vysln, kter UE me zpracovat (technologie MIMO). Maximum vrstev je 4, ale nkter kategorie UE podporuj pouze jednu, ppadn dv.

Precoding Matrix Indicator (PMI)

Precoding je proces, kter adaptuje vyslan signl k aktulnmu stavu kanlu CSI. Pro FDD je obtn stanovit jednu hodnotu CSI, jeliko se pouvaj dva kmitoty, jeden pro downlink a druh pro uplink. Velikost kdovac matice je dna velikost codebook, kter m velikost danou hodnost RI a potem antn. Samotn PMI je preferovan index kdovac matice pro codebook matici. PMI m dlku 4 bity pro 4 antny a 2 bity pro 2 antny.

41

2.4 Men na fyzick vrstv (36.214) Fyzick vrstva m za kol mit charakteristiky v downlinku a uplinku dle normy 36.214. Namen informace pedv vy vrstv a jsou ureny pro zen cel st.

2.4.1 Men uivatelskho zazen (UE Physical layer measurements)

Uivatelsk rozhran UE m rove pijmanho signlu a v dsledku komunikace s pedchozmi mobilnmi systmy je nutn zaruit i kompatibilitu. Proto mus mt uivatelsk zazen LTE monost mit parametry pro ostatn st jako UMTS FDD, UMTS TDD, GSM a cdma2000.

Nsledujc parametry jsou meny:

a) Intenzita pijmanho vkonu referennho signlu RSRP (Reference Signal Receive Power)

Jedn se o jeden ze zkladnch mcch parametr pomoc UE. Men probh pmo v jednotkch Watt (W) pro downlink referenn signl. Men probh jak pro stav spojen, tak i pro stav neaktivity (Idle)

b) Kvalita pijmanho referennho signlu RSRQ (Reference Signal Receive Quality)

Men intenzity signlu nm jet samo o sob neur kvalitu kanlu. Tuto kvalitu kanlu udv signl RSRQ. Signl je uren jako pomr RSRP ku E-UTRA pijman intenzit nosn (RSSI), kter je i sousti systmu UMTS. Men kvality je dleit pro vyhodnocen systmu, pro ppadn handover apod. Men kvality se provd pouze v dob spojen.

c) Intenzita pijmanho signlu nosn RSSI (UTRA FDD (TDD) Carrier Received Signal Strength Indicator)

Men intenzity se provd jak pro asov duplex TDD, tak i pro frekvenn duplex FDD. M celkov pijman vkon, vetn generovanho umu na stran pijmae. Tento parametr je dleit pro uren kvality pijmanho signlu.

d) Intenzita pijmanho vkonu kdovanho kanlu RSCP (UTRA FDD CPICH Received Signal Code Power)

Vyuvn zejmna pro UMTS a pln stejn el jako v stch LTE signl RSRP (men reference).

e) Men pomru vkonu mezi nosnou vlnou a umem (UTRA FDD CPICH Ec/N0)

Tento signl udv velikost (odstup) pomru vkonu nosn vlny ku vkonu umu v kanle. Typick hodnota pomru v kanle UMTS je kolem -10 dB, piem indiktor CPICH je obvykle nastaven na 10 dB pod celkov vkon buky. Men probh jak v Idle reimu, tak i pi spojen.

f) UTRA TDD P-CCPCH RSCP

Toto men je podobn jako men RSRP. M intenzitu kanlu P-CCPCH (Primary Control Physical Channel) a men probh jak ve stavu Idle, tak i pi spojen.

g) GSM Carrier RSSI

Pokud systm LTE spolupracuje s GSM, nap. se systmy GPRS a E-GPRS (EDGE), je nutn mit intenzitu signlu nosn RSSI pro GSM. GSM RSSI je meno na Broadcast kontrolnm kanlu (BCCH) jak za stavu Idle, tak i pi spojen.

42

2.4.2 Men zkladnovou stanic (Evolved NodeB Physical Layer Measurements)

Zkladnov stanice eNB m jen mlo signl, jeliko nemus mit signly z pedchozch generac a m tak jen parametry dan systmem LTE.

Nsledujc parametry jsou meny:

a) Downlink vyslan vkon (Downlink RS Tx Power)

Nejedn se pli o men, ale spe o report, kter udv velikost vyslanho vkonu referennho signlu. Tento report mus bt pesn a mus brt v potaz i ztrty zpracovnm v zkladnm psmu a po samotn konektor antny.

b) Pijman interferenn vkon (Received Interference Power)

M intenzitu vkonu pi interferenci a tepeln um v jednom rdiovm bloku RB. Hodnota me mt nepesnost 4 dB z rozsahu mezi -117 dBm a -96 dBm. Toto men bude pouito k porovnn se stejnou hodnotou zskanou ze sousedn buky o stejn frekvenci k identifikaci zkopsmovho ruen.

c) Vkon tepelnho umu (Thermal Noise Power)

M tepeln um v uplinku a jedn se o obdobn men jako v ppad men interference, za stejn as a stejnch podmnek, ale pro vce zdrojovch blok. Definice tohoto men je dna souinem N0*W, kde N0 je vkon blho umu a W je ka penenho psma.

43

3. Popis realizovanho modelu Vytvoen model je realizovn v grafickm prosted Matlab, kde jednotliv bloky zpracovn modelu jsou psny jako samostatn funkce. Dky grafickmu rozhran je nastaven modelu jednoduch. Vstupem tohoto modelu meme sledovat chybovost systmu, obsazen LTE rmce, spektrum signlu, konstelan diagram dan modulace a pi pouit ekvalizace i hrub odhad penosovho kanlu. Jsou zobrazovny i vedlej parametry, jako napklad poet pouitch subrmc a doba simulace. Program je v eskm jazyce, ale je monost pepnout do anglickho jazyka. Program obsahuje i vlastn npovdu.

3.1 Model pro downlink Komunikace od zkladnov stanice (eNodeB) k mobiln stanici (UE) se nazv downlink a je uvedena na Obr. . 43. Prvn st zelenou barvou pedstavuje zpracovn na zkladnov stanici, nsleduje penosov prosted a dle inverzn operace na mobiln stanici (hnd barva). Funkce realizujc penos downlink doke zpracovvat a dv kdov slova souasn pi pouit funkce diverzity a MIMO. Toto zpracovn je v modelu obsaeno, avak neobsahuje funkn MIMO pijma k detekci jednotlivch antnnch signl, proto i simulace pro downlink je typu SISO, tedy jeden pijma a jeden vysla. Funkce realizujc penos downlink je pojmenovna jako main_LTE_downlink. Tato funkce je spoutna se zkladnmi parametry z grafickho rozhran. Zpracovn probh po subrmcch, ale OFDM multiplex a vysln probh po rmcch.

Obr. . 43: Blokov schma komunikace pro downlink

Jako vstupn data modelu meme vybrat mezi vygenerovnm nhodnch dat o zvolen dlce, nebo nast a penst obrzek. Je mono penet i barevn obrzky, ale dochz k vraznmu zpodn vlivem pevodu do binrn soustavy a zpt. Stejn tak dojde k vraznmu prodlouen doby vpotu pi pouit rozmrnch obrzk. S piloenm testovacm obrzkem je mon doshnout pesnosti men bitov chybovosti a 10-4. Bloky Layer mapping a transform precoding jsou v modelu realizovny, avak nejsou pln vyuity z dvod nedokonenho MIMO pijmae. Mapovn do rmce je realizovno pomoc funkc mapping_frame a mapping_subframe. Mapping_frame funkce vytvo rmec systmu LTE a namapuje do nj referenn a synchronizan signly. Funkce mapping_subframe mapuje do rmce pouze data uren pro penos. Nezaplnn msta jsou vyplnna nulovou hodnotou a odeslna ke zpracovn OFDM.

44

UP a DOWN konverze na VF nosnou je voliteln. Pro jej vpoet je poteba vysok vpoetn vkon a vrazn se tak prodluuje doba zpracovn. Protoe byl pota uren k testovn vybaven grafickou kartou s technologi CUDA, byla v programu provedena prava, kter vyuije vkon grafick karty a zkrt tak vrazn dobu simulace. V nkterch ppadech zkrt vpoetn dobu a na polovinu. Avak pam grafick karty je omezen a pi modulaci na kmitoty od 2 GHz bylo doshnuto maxima pamti grafick karty v danm potai. Popis penosovho prosted je popsn v samostatn kapitole ne. Po penosu pes toto prosted nsleduj inverzn operace a vpoet bitov chybovosti.

3.2 Model pro uplink Model pro komunikaci ve smru uplink je obdobn jako model pro downlink pouze s tm rozdlem, e funkce realizujc penos me zpracovvat pouze jedno kdov slovo a neobsahuje blok layer mapping, jeliko vyuv pro vysln pouze jednu antnu. V uplinku je pouit SC-FDMA multiplex, dky tomu je do blokovho schmatu pro zpracovn (Obr. . 44) vloen blok s nzvem DFT. Tento blok slou k diskrtn Fourierov transformaci (DFT), dky kter je na vstupu multiplex typu SC-FDMA i pi pouit stejn funkce realizujc OFDM multiplex. Po DFT transformaci je provedeno mapovn, kter je odlin od modelu pro downlink. Mapovn v modelu je pouze lokalizovan a data se mapuj na zvolen poet subnosnch z dan ky psma rovnomrn rozloench kolem DC nosn. Vechny zbvajc bloky jsou stejn jako v sti downlink, ppadn s men zmnou parametr.

Obr. . 44: Blokov schma komunikace pro uplink

3.3 Grafick rozhran modelu Z dvod monho pouit modelu pro vuku bylo vytvoeno k modelu grafick rozhran, kter je uvedeno na Obr. . 45. Model obsahuje ve vytvoenm menu npovdu s vysvtlenm jednotlivch parametr nastaven, st o autorovi a tak nabz monost zmny jazyka, vybrat meme mezi etinou a anglitinou. Grafick rozhran je pehledn rozdleno na jednotliv sekce, kde meme nastavovat parametry penosu modelu.

Panel smr komunikace umouje vbr mezi uplink a downlink komunikac a monost pout up/down konvertor na VF nosnou dle zvolenho kmitotu. Panel data uruje typ zdrojovch dat

45

pro penos. Monost naten zvolenho obrzku, ppadn vygenerovn nhodnch dat o zadan dlce.

V panelu nastaven vybereme zkladn parametry penosu jako pouitou modulaci, ku psma, cyklick prefix a identifiktor st, kter zde slou k vpotu umstn referennch nosnch a synchronizanch signl. Dle pi monosti smru uplink je mon nastavovat dal parametry jako poet pouitch zdrojovch blok a monost pouit referennho signlu SRS (sounding reference signal).

V panelu nastaven rovn umu vlome hodnotu S/N, ppadn C/N pro modulaci na VF nosnou. Pokud chceme mit charakteristiku, meme zatrhnout polko SNR parametrem a zadat rozmez hodnot s danm krokem.

Poslednm panelem nastaven je nastaven prosted. Prosted vytvoen z funkc programu Matlab jsou k dispozici i pro VF konverzi, modely pouit z TU Wien [19] jsou dostupn pouze pro simulaci S/N a neumouj dodaten nastaven.

Mezi vsledky simulace meme sledovat bitovou chybovost ped a po kanlovm kdovn, dobu simulace a poet pouitch subrmc. V ppad men obrzku meme sledovat i zkreslen danho obrzku a tak matematick hodnocen obrzku pomoc normovan efektivn chyby NRMSE.

Po dokonen simulace si meme prohldnout ve zvtenm okn pvodn a penesen obrzek, vykreslit cel mapovn penosu (vech LTE rmc), spektrum signlu na vstupu vyslae, zobrazit IQ diagram pouit modulace. V ppad pouit ekvalizru je mon vykreslit i hrub odhad celho kanlu. Pro men S/N parametrem je povolena monost vykreslen namenho prbhu.

Obr. . 45: Vytvoen grafick rozhran pro model

Grafick rozhran se spout pomoc pkazu LTE_start v pracovnm adresi s modelem. Pro

zskn pstupu k namenm datm chybovosti z pkazovho dku Matlab musme deklarovat globaln promnou s nzvem BER (global BER).

46

3.4 Penosov rdiov prosted Zde uveden penosov rdiov kanly jsou dostupn ve vytvoenm modelu. Modely pevzat z vdeskho modelu [19] jsou k dispozici pouze k simulaci s parametrem S/N, ostatn modely potaj i s parametrem C/N. Modely pevzat z Vdn jsou typu FastFading a BlockFading. Rdiov kanly typu BlockFading jsou pomalu se mnc v ase, tedy jejich parametry se mn kad subrmec, naopak FastFading jsou rychle se mnc v ase.

3.4.1 Penosov rdiov kanly

AWGN kanl (Gaussovsk kanl)

Tento kanl se vyznauje tm, e obsahuje pouze pmou cestu signlu bez odraz. Do tto pm cesty je vnen aditivn Gaussovsk um, kter zhoruje odstup signl/ um (S/N).

Obr. . 46: Gaussovsk (AWGN) rdiov kanl [20]

Nzk hodnoty pomru S/N se projev nejvce u vcestavovch modulac, v naem ppad nejvy modulace 64QAM, kde dojde ke zven chybovosti vlivem patn detekce.

Tento kanl je realizovn pomoc intern funkce programu Matlab a je mon jej pout pro penos na VF nosn.

Rayleigh kanl

V tomto kanlu se ji nevyskytuje pm cesta, ale pouze odrazy. Nen tedy zajitna pm viditelnost mezi vyslaem a pijmaem. Tyto odrazy maj jinou amplitudu ne by mla pm cesta a jsou zpravidla zpodny vlivem jin drhy. Vsledn signl na pijmai je dn soutem tchto odraz. Tento kanl je rovn realizovn pomoc intern funkce prosted Matlab, konkrtn funkc rayleighchann. Funkce kanlu je pro kad penos nov generovna s vjimkou parametrickho men, kdy je kanl uloen v pamti. Funkce pro vygenerovn potebuje parametry jako doplerv posuv, symbolovou rychlost, zpodn a prmrn vkonov rovn jednotlivch odraz.

Obr. . 47: Rayleigh kanl [20]

Kanl realizovan funkc rayleighchann je mon transponovat na VF nosnou (up convertor) a volit jeho parametry (poet odraz, zpodn a prmrn zisk). Dal dva rayleigh kanly pouit v modelu (Rayleigh2 a FlatRayleigh) jsou pevzaty z modelu vytvoenho na TU ve Vdni. Neumouj up konverzi na VF nosnou a podrobnj nastaven, generuj se vdy nhodn pro kad nov penos.

Kanl typu FlatRayleigh se vyznauje tm, e v danm asovm okamiku je konstantn penos na vech kmitotech (subnosnch). S asem se tento penos mn. Jeliko je definovn jako BlockFading, tak zmna kanlu probh kad subrmec.

47

Rice kanl

Kanl s pmou viditelnost na vysla a s nkolika odrazy od okol se nazv Rice kanl. Pijman signl je dn soutem pm cesty s nkolika odrazy. Implementace tohoto prosted je pomoc funkce ricianchann s parametry obdobn jako je tomu u Rayleigh kanlu. Prvn cesta nen zpodna a jej prmrn penos je roven 0 dB. Nsledn meme opt zvolit parametry dvou odraz. Tuto funkci je mon pout jak pro men S/N tak i C/N.

Obr. . 48: Rice kanl [20]

PedestrianA, TU, ETU kanly

Jedn se o modely prosted pouit z modelu vytvoenho na TU ve Vdni. Tato prosted jsou standardizovan svmi parametry. Pat do skupiny ji popsanch zkladnch kanl. Napklad Pedestria-A (PedA) model uren pro simulaci pi pomal chzi obsahuje celkem 4 penosov cesty. Dal z model, nap. Typical Urban (TU) obsahuje a 20 odraz bez pm cesty a Extended Typical Urban (ETU) 9 odraz. Tyto modely simuluj mstsk prosted. Pesn nastaven parametr rdiovho kanlu meme najt v souboru Wien_LTE_load_parameters_dependent.

48

3.4.2 Ekvalizace kanlu

Ekvalizac se sname upravit pijat signl do pvodn podoby a eliminovat zkreslen zpsoben prchodem signlu rdiovm prostedm. Vyuijeme k tomu znm hodnoty penejc se na referennch subnosnch. Tyto hodnoty jsou znm na pijmac stran a porovnnm tchto hodnot s pijmanou hodnotou dostaneme penos kanlu na danm kmitotu v dan as. V systmu LTE je k dispozici v kadm zdrojovm bloku celkem 8 referennch symbol. Umstn symbol se d dle identifiktoru st NID (Network Identification). Pi pouit vce antn pro penos jsou peneny referenn signly pro kadou antnu samostatn (viz Obr. . 14). V systmu LTE meme pouvat dky OFDM ekvalizaci asovou, kmitotovou a kombinac obou typ.

Obr. . 49: Zpsob ekvalizace v systmu LTE [21]

Na pijmac stran pomoc pijatho referennho symbolu Xm a jeho oekvn hodnoty Xref meme stanovit penos kanlu pro dan symbol.

[ - ; -, -] (4)

Pokud znme penos kanlu Hm na dan pozici v rmci, meme pout nejjednodu vyrovnva typu zero-forcing. Jeho vztah je dn rovnic vztahem .5.

[ - ; -] (5)

Pokud uvaujeme i vliv nzk hodnoty S/N, meme pout vztah .6.

| |

[ - ; -, -] (6)

Z vypotan hodnoty vyrovnvae meme vypotat hodnotu penesenho symbolu .

[ -; - , - ] (7)

V modelu je pouit zero-forcing vyrovnva s pouitm interpolace pes kmitotovou oblast a konstantn hodnotou po dobu jednoho asovho slotu (0,5 ms). Jedn se tedy o velmi hrub odhad penosu kanlu. Vhodou realizovanho vyrovnvae je jednoduchost a nevhodou je nzk innost pi nzkm pomru S/N. Vhodnj vyrovnva, nap. adaptivn vyrovnva typu MMSE (Minimum Mean Square Error) by doshl lepch vsledk i p nzkm pomru S/N.

49

4. Vsledky simulace na vytvoenm modelu Zde uveden vsledky jsou rozdleny na dv sti. Prvn st obsahuje samotn men bitov chybovosti v zvislosti na pomru S/N, ppadn C/N v rznch rdiovch prostedch. Druh st men se vnovala zkreslen penenho obrzku vlivem prchodu rdiovm kanlem s danmi parametry. Jako doplujc men na modelu bylo provedeno men spektra signlu na vyslac stran, IQ modulan diagram, mapovn vyslanho rmce a prbh ekvalizace.

4.1 Namen charakteristiky chybovosti Nsledujc charakteristiky byly meny pro nhodn data o dlce 106 bit (S/N) a 105 bit (C/N). Parametrem byl pomr S/N, ppadn C/N, typ pouit modulace a typ cyklickho prefixu. Men je rozdleno dle jednotlivch rdiovch kanl a v posledn podkapitole je provedeno srovnn. Vechna zde uveden men jsou uskutenna pro ku psma B = 20 MHz a identifiktor st NID = 0.

4.1.1 AWGN rdiov kanl

Graf . 1: BER ped FEC AWGN kanl, downlink (normal CP)

Graf . 2: BER AWGN kanl, downlink (normal CP)

1,E-07

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20 25

BER

pe

d F

EC *

- ]

SNR [dB]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB]

QPSK

16QAM

64QAM

50

Graf . 3: BER AWGN kanl, downlink (extended CP)

Graf . 4: BER AWGN kanl, downlink (normal CP), fcar = 875 MHz

Graf . 5: BER AWGN kanl, uplink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

CNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB]

QPSK

16QAM

64QAM

51

Graf . 6: BER AWGN kanl, uplink (normal CP), fcar = 875 MHz

4.1.2 Rayleigh kanl

Parametry Rayleigh kanlu: 1. odraz (tzpo = 0 ns, GAVG = -3 dB) 2. odraz (tzpo = 162 ns, GAVG = -10 dB)

3. odraz (tzpo = 813 ns, GAVG = -40 dB)

Graf . 7: BER ped FEC Rayleigh kanl, uplink (normal CP)

Graf . 8: BER Rayleigh kanl, downlink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

CNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-07

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25 30

BER

pe

d F

EC *

- ]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25 30

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

52

Graf . 9: BER Rayleigh kanl, downlink (extended CP)

Graf . 10: BER Rayleigh kanl, downlink (normal CP), fcar = 875 MHz

Graf . 11: BER Rayleigh kanl, uplink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25 30

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20 25 30 35

BER

[ -

]

CNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25

BER

[ d

B ]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

53

Graf . 12: BER Rayleigh kanl, uplink (extended CP)

Graf . 13: BER Rayleigh kanl, uplink (normal CP), fcar = 875 MHz

4.1.3 FlatRayleigh kanl

Graf . 14: BER ped FEC FlatRayleigh kanl, downlink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20 25

BER

[ -

]

CNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25

BER

pe

d F

EC *

- ]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

54

Graf . 15: BER FlatRayleigh kanl, downlink (normal CP)

Graf . 16: BER FlatRayleigh kanl, downlink (extended CP)

Graf . 17: BER FlatRayleigh kanl, uplink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

55

Graf . 18: BER FlatRayleigh kanl, uplink (extended CP)

4.1.4 Pedestrian-A kanl (BlockFading)

Graf . 19: BER ped FEC Pedestrian-A kanl, uplink (normal CP)

Graf . 20: BER Pedestrian-A kanl, downlink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-07

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-10 0 10 20 30 40

BER

pe

d F

EC *

- ]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

56

Graf . 21: BER Pedestrian-A kanl, downlink (extended CP)

Graf . 22: BER Pedestrian-A kanl, uplink (normal CP)

Graf . 23: BER Pedestrian-A kanl, uplink (extended CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -5 5 15 25 35

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

57

4.1.5 Rice kanl

Tento kanl byl nejhe miteln ze vech mench kanl a vykazoval uritou nepesnost, proto byly namen hodnoty proloeny exponenciln kivkou, kter je smrnic namench hodnot. Pevn je tato nepesnost zpsobena pouitm konstantnch hodnot ekvalizru po dobu jednoho slotu (0,5 ms).

Parametry Rice kanlu: 1. odraz (tzpo = 162 ns, GAVG = -10 dB) 2. odraz (tzpo = 813 ns, GAVG = -40 dB)

Graf . 24: BER ped FEC Rice kanl, downlink (normal CP)

Graf . 25: BER Rice kanl, downlink (normal CP)

Graf . 26: BER Rice kanl, uplink (normal CP)

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 0 5 10 15 20 25

BER

pe

d F

EC *

- ]

SNR [ dB ]

QPSK

16QAM

64QAM

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25 30

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

Expon. (QPSK)

Expon. (16QAM)

Expon. (64QAM)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

5 10 15 20 25 30

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

Expon. (QPSK)

Expon. (16QAM)

Expon. (64QAM)

58

Graf . 27: BER Rice kanl, downlink (normal CP), fcar = 875 MHz

4.1.6 Porovnn rdiovch kanl dle pouit modulace

Graf . 28: BER pro modulaci QPSK downlink (normal CP)

Graf . 29: BER pro modulaci QPSK - uplink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25

BER

[ -

]

CNR [ dB ]

Expon. (QPSK)

Expon. (16QAM)

Expon. (64QAM)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

AWGN

Rayleig

PedA

FlatRayleigh

Expon. (Rice)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

AWGN

Rayleigh

PedA

FlatRayleigh

Expon. (Rice)

59

Graf . 30: BER pro modulaci QPSK - downlink (normal CP), fcar = 875 MHz

Graf . 31: BER pro modulaci 16QAM - downlink (normal CP)

Graf . 32: BER pro modulaci 16QAM - uplink (normal CP)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

-5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13

BER

[ -

]

CNR [ dB ]

AWGN

Rayleigh

Expon. (Rice)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25 30

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

AWGN

Rayleigh

PedA

FlatRayleigh

Expon. (Rice)

1,E-06

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 5 10 15 20 25 30

BER

[ -

]

SNR [ dB ]

AWGN

Rayleigh

PedA

FlatRayleigh

Expon. (Rice)

60

Graf . 33: BER pro modulaci 16QAM - downlink (normal CP), fcar = 8