LTE kontra CDMA k

1
LTE kontra CDMAkülönös tekintettel 450 MHz-es
tartományra

• Dr. Pap László
• BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
• HTE Rádiótávközlési Szakosztály
• Budapest, 2015. március 11.

2
TARTALOM

• Bevezetés
• A vezeték nélküli rendszerek hozzáférési szintjei
• A CDMA technológia alapjai
• A frekvenciatender elott átgondolt szempontok
• A frekvenciasáv használatára vonatkozó
  megkötések, feltételek, technológiai eloírások,
  javaslatok
• A CDMA muködésének alapjai, elozmények
• A CDMA muködésének alapjai, többszörös
  hozzáférés,
• A cdma2000 jellemzo paraméterei
• A cdma2000 alkalmazásai 450 MHz-en
• A CDMA technológia fejlodési irányai
• A negyedik generáció alapjai
• Az LTE fo jellemzoi
• Az LTE muködése
• Az LTE 450 MHz-es brazil alkalmazásának
  tapasztalatai
• A hálózati architektúrák fejlodése
• Az LTE technológia elonyei és hátrányai
• Az LTE technológia továbbfejlesztése
• Az LTE és a CDMA 450-es alkalmazásainak
  összehasonlítása

3
BEVEZETÉS Elozmények és helyzetkép

• A mobil és vezeték nélküli kommunikáció területén
  a 90-es és 2000-es évek az igen gyors fejlodés
  évei voltak.
• Nemzetközi összefogás, a PCS (Personal
  Communications Services) frekvenciasávok
  felszabadítása (450 MHz, 900 MHz, 1800 MHz,
  2000-2600 MHz, stb.) és értékesítése. 1990-ben 10
  millió analóg mobil felhasználó, ma 7 milliárd.
• Elindultak a második, harmadik generációs
  digitális mobil szolgáltatások (GSM, IS-95,
  IS-136, PDC, UMTS), és indult a negyedik
  generáció (LTE).
• A GSM sikere, a CDMA technológia térhódítása.
• Az OFDM rendszerek forradalma (4. generáció, LTE).

4
BEVEZETÉSElozmények és helyzetkép

• Az elmúlt fél évtized során a mobil vezeték
  nélküli szolgáltatások az egyre gyorsabban
  terjedtek, újabb és újabb frekvenciasávokban.
• A 450 MHz-es tartományban a hagyományos elso
  generációs rendszerek helyébe beléptek az új
  technológiák. Eloször a Qualcomm cég által
  bevezetett úgynevezett keskenysávú CDMA (IS-95),
  manapság pedig az LTE.
• Hazánkban a legutóbbi frekvencia tender
  eredményeképpen kiadták a 450 MHz-es sávra
  vonatkozó koncessziót, és a szolgáltató reális
  dilemmája az, hogy az adott sávban milyen
  technológiát alkalmazzon.
• Fontos hangsúlyozni, hogy a technológiákat csak
  igen komplex szempontrendszer szerint lehet
  egymással összehasonlítani (muszaki,
  gazdaságossági, szabványosítási,
  beszerezhetoségi, elterjedtségi, stb.).

5
BEVEZETÉSElozmények és helyzetkép
6
BEVEZETÉSElozmények és helyzetkép
7
BEVEZETÉSElozmények és helyzetkép
8
A VEZETÉK NÉLKÜLI RENDSZEREK HOZZÁFÉRÉSI
SZINTJEITechnológiai felosztás
Távolság

• TETRA
• GSM
• UMTS
• LTE

• Cellás
• rendszerek
• Telefónia

• IEEE 802.16

AMR

• WMAN

1km

• SWAP-CA
• IEEE 802.11
• DECT

• SWAP-CA
• Bluetooth

ZigBee

• Home RF-MM
• BRAN
• HiperLAN

• Hálózatok
• CD audio

100m

• Otthon-
• automatizálás
• Biztonság

10m

• Játékok
• Perifériák
• Egészségügy

ZigBee Bluetooth
WPAN
Adatsebesség bit/s
100k
1M
10M
IEEE 802.15
9
A FREKVENCIA TENDER ELOTT ÁTGONDOLT SZEMPONTOK
Dilemmák

• A 450 MHZ-es sáv felhasználásának hazai céljai
• Spektrum biztosítása a rádióalkalmazások számára,
• A piaci verseny fenntartása, élénkítése,
• Rugalmas spektrumhasználat lehetové tétele,
• Technológia semleges sávhasználat biztosítása,
  szolgáltatás semleges sávhasználat biztosítása,
• Hatékonyabb spektrumfelhasználás elérése,
• A szélessávú vezeték nélküli technológiák (3G,
  WiMAX, LTE) ösztönzése,
• A digitális technológiák/alkalmazások
  bevezetésének ösztönzése,
• Nemzetközi harmonizáció biztosítása a
  sávhasználatban,
• A másodlagos spektrum kereskedelem lehetové
  tétele,
• A teljes (minden települést eléro, országos),
  korszeru, szélessávú lefedés biztosítása.

10
A FREKVENCIASÁV HASZNÁLATÁRA VONATKOZÓ MEGKÖTÉSEK
Feltételek

• A 450 MHZ-es sáv felhasználásának elofeltételei
• A sáv teljes mértékben polgári felhasználási
  körbe esik.
• A 450,00457,38/460,00467,38 MHz sávban az
  állandóhelyu és a földi mozgószolgálat keretében
  országos, szélesebb sávú digitális cellás
  rádiórendszer részére jelölheto ki frekvencia.
• A 450 MHz sávban jelenleg üzemeltetett
  szolgáltatás célú rádiórendszerek vonatkozásában
  Európa-szerte szinte kizárólagosan az 1,25 MHz
  csatornaosztású szélesebb sávú CDMA technológia
  használata terjedt el. Tehát az európai
  szabályozási gyakorlat szerint a 450 MHz sávban a
  PAMR technológiával közcélú szolgáltatást is
  nyújtanak.
• A szolgáltatók tipikusan legalább két 1,25 MHz-es
  CDMA csatornával rendelkeznek, egyiken beszéd- a
  másikon pedig nagysebességu adatszolgáltatást
  nyújtva. A hatályos szabályozás szerint nemcsak
  állandóhelyu szolgálat keretében megvalósuló
  hálózat kialakítására is van lehetoség (mozgó
  elofizetok és helyhez kötött elofizetok
  kiszolgálása).

11
A FREKVENCIASÁV HASZNÁLATÁRA VONATKOZÓ MEGKÖTÉSEK
Technikai eloírások

• A 450 MHZ-es sáv felhasználásának technikai
  eloírásai
• A hálózatok felépítését tekintve a forgalom az
  átjátszó- illetve a központi állomáson keresztül
  történik. A felso 460,00467,38 MHz sávban adnak
  az átjátszó- vagy központi állomások, míg az alsó
  450,00457,38/ MHz sávban adnak a mobil állomások
  illetve az állandóhelyu állomások.
• Az alkalmazandó technológiát illetoen szélesebb
  sávú ( gt 25 kHz) rendszerek telepítésére van
  lehetoség.
• A néhány éve érvényes szabályozás úgy
  rendelkezik, hogy a csatornaosztásnak nagyobbnak
  kell lennie, mint 200 kHz, így a lehetséges
  technológiák például 1,25 MHz CDMA, az 5 MHz-es
  WCDMA vagy az 5 MHz-es LTE rendszer jöhet szóba.
  Lehetoség van többvivos rendszerek alkalmazására
  is.
• Új technológiák esetén a CEPT kompatibilitás-vizsg
  álatokat rendel el, és majd csak azok
  eredményének birtokában kerülhet sor.

12
A FREKVENCIASÁV HASZNÁLATÁRA VONATKOZÓ JAVASLATOK
Javaslatok

• A 450 MHZ-es sáv felhasználására vonatkozó
  javaslatok (NHIT, 2012)
• A 450,00-457,38/460,00-467,38 MHz frekvenciasáv a
  NMT 450 kivezetésével szabadult fel, és 2013
  januárja után a teljes sáv egységesen lesz
  kezelheto. Az NHIT azt javasolja, hogy az
  összesen 7,38 MHz-es sávot az MNHH alapvetoen az
  úgynevezett digitális szakadék áthidalására
  használja fel a szélessávú vezeték nélküli
  adatátviteli szolgáltatások szélesköru
  elterjesztésére.
• Az NMHH mérlegelje az alábbi alternatívákat
• A sáv értékesítése egy, ketto vagy három 1,25 MHz
  sávszélességu többvivos, regionális
  lefedettséggel muködo nagysebességu adathálózatok
  kialakítására,
• A teljes 7,38 MHz sávszélességu sáv értékesítése
  nagysebességu vezeték nélküli adathálózatok
  kiépítésére.
• A 2012-es NHIT javaslat megszületése óta reálisan
  felvetodik az 5 MHz-es például LTE technológia
  alkalmazása is.

13
A CDMA MUKÖDÉSÉNEK ALAPJAIElozmények

• A CDMA technológia elozménye, a szórt spektrumú
  modulációs rendszerek
• Anti-fading, anti-jamming, anti-interception
  tulajdonság,
• A kódosztás lehetosége,
• Processing gain (PG)
• DS, FH, TH és chirp típusok.

14
A CDMA MUKÖDÉSÉNEK ALAPJAITöbbszörös hozzáférés

• A DS CDMA technológia többszörös hozzáférésének
  elméleti háttere (bináris, szinkron rendszer,
  n-dik idorés)
• Az i-dik felhasználó elemi jele, ami a
  szimbólum átvitelét végzi
• és a
  modulált jel
• A j-dik vevo bemenetére jutó jel az összes, M
  számú adó jelének összege és az additív Gauss-zaj
  (interferencia)
• amibol jól látszik, hogy az eredo jel három jel
  összegébol kapható meg
• A hasznos jel,
• Az úgynevezett rendszerzaj,
• Az additív Gauss-zaj (manapság gyakran jelentos
  szerepe van az interferenciának is).

15
A CDMA MUKÖDÉSÉNEK ALAPJAITöbbszörös hozzáférés

• A DS CDMA technológia többszörös hozzáférésének
  elméleti háttere (bináris, szinkron rendszer,
  n-dik idorés)
• A j-dik vevoben elvégzett optimális szurés vagy
  korrelációs detektálás után a döntés elott az
  alábbi három jel összege kerül a döntokészülék
  bemenetére
• A hasznos jel
  Teljesítménye
• A rendszerzaj
• A termikus zaj
  Teljesítménye
• A rendszerzaj teljesítmény függ a kódsorozatok
  korrelációjától, de valódi véletlen kódok
  esetében a teljesítmény

16
A CDMA MUKÖDÉSÉNEK ALAPJAITöbbszörös hozzáférés

• A DS CDMA technológia többszörös hozzáférésének
  elméleti háttere (bináris, szinkron rendszer,
  n-dik idorés)
• A j-dik vevoben a döntokészülék elotti
  jel-interferencia-zaj viszonyt a hasznos jel
  teljesítményének és az összes zavaró jel
  teljesítményének a hányadosa határozza meg
• amibol eredo Gauss-zajinterferencia eloszlás
  esetén a koherens vevo bithiba aránya az alábbi
  kifejezéssel határozható meg

17
A CDMA MUKÖDÉSÉNEK ALAPJAITöbbszörös hozzáférés

• A DS CDMA technológia többszörös hozzáférésének
  elméleti háttere (bináris, szinkron rendszer,
  n-dik idorés)
• A hibaarány függését a eredeti (többszörös
  hozzáférés nélküli rendszerbeli) jel-zaj
  viszonytól és a interferencia-jel viszonytól az
  alábbi ábrával illusztráljuk

• 20 dB

• 15 dB

• 10 dB

• dB

• -

18
A CDMA2000 JELLEMZO PARAMÉTEREI Paraméterek

• Cdma2000
• A cdma2000 specifikációját a Third Generation
  Partnership Project 2 (3GPP2) keretében
  fejlesztették ki öt szervezet közremuködésével. A
  cdma2000 már igen sok hálózatban használják.
• A cdma2000 továbbfejlesztett változatai a
  cdma2000 1xEV-DO és a1xEV-DV. Mindkét rendszer a
  szokásos 1,25 MHz sávszélességet használja.
• A cdma2000 technikai adatai
• Frekvenciasáv bármelyik rendelkezésre álló sáv,
• Minimálisan igényelt sávszélesség 1x 2x1.25MHz,
  3x 2x3.75,
• Chip rate 1x 1.2288, 3x 3.6864 Mcps,
• Maximális felhasználói adatsebesség 1x 144
  kbps, 307 kbps, 1xEV-DO max 384 kbps - 2.4 Mbps,
  1xEV-DV 4.8 Mbps,
• A keret hossza 5ms, 10ms vagy 20ms,
• A teljesítményszabályozás gyakorisága 800 Hz,
• A spreading faktor 4 ... 256 UL.

19
A CDMA2000 ALKALMAZÁSA 450 MHZ-EN Országok

• Cdma2000 alkalmazásai az alábbi európai
  országokban találhatók
• O2, Ufon, Csehország,
• Net 1, Dánia,
• Eesti Energia, Észtország,
• Ukko Mobile, Finnország,
• NetCologne, Németország,
• Triatel, Lettország,
• Interdnestrcom, Unité, Moldávia,
• Ice.net, Norvégia,
• Orangem, Plus, Lengyelország,
• Romtelecom, Románia,
• BaikalWestCom, Sky Link, Skynet, Volga
  Telecom,Oroszország,
• Orion Telekom, Szerbia,
• Net 1, Svédország,
• MTS, Ukrajna.
• A migráció megindult a CDMA-tól az LTE felé

20
A CDMA TECHNOLÓGIA ELONYEIElonyök és hátrányok

• A CDMA elonyös tulajdonságai
• A lefedett frekvencia tartomány hatásos
  kitöltése,
• Az ISI hatásának kiküszöbölése,
• A többutas terjedés által okozott idovariáns
  fading-gel szembeni természetes védettség
  (beépített diverziti),
• A multiplexálás kódosztásos támogatottsága,
• A kódolási nyereség változtatásával (változó
  sebességu csatornák kialakítása),
• Rugalmas hardver architektúra,
• A cellák közötti interferencia inherens kezelése,
• Kis igény a nagyobb hatásfokú lineáris
  teljesítményfokozatokra,
• Az unicast és broadcast megoldások rugalmas
  támogatása.
• A CDMA hátrányos tulajdonságai
• Egységes és összefüggo frekvenciasávok
  szükségessége,
• Nagy linearitású vevokészülékek iránti igény.

21
A NEGYEDIK GENERÁCIÓ ALAPJAIÚj revolúció

• OFDM, ortogonális frekvenciaosztásos többszörös
  hozzáférés (multiplexálás)
• A negyedik generációs rendszerek alapveto
  technológiája, a felhasználók elválasztása
  frekvenciával.
• LTE (Long Term Evolution)
• Európai negyedik generációs rendszer
• Üzemmódok OFDM FDD (10 MHz sávszélesség,
  maximálisan 15,12 Mbit/sec, 20 MHz sávszélesség,
  maximálisan 100,8 Mbit/sec), OFDM TDD (5 MHz
  sávszélesség, maximálisan 25,2 Mbit/sec).
• A továbbfejlesztés lehetoségei
• Az LTE továbbfejlesztését az LTE Advanced
  változat jelenti (40-100 MHz-es sávszélességgel).

22
AZ LTE FO JELLEMZOIÚj revolúció

• Az LTE jellemzése
• A felhasználás fo területei (otthon, munkahely,
  gépkocsi, vasút, repülo, hajó, mozgó járókelo).
• Fo paraméterek
• A maximális átviteli sebesség 0 és 15 km/ó között
  tartható fenn, 120 km/ó-ig nagy felhasználói
  adatsebességet kell biztosítani,
• A legmagasabb támogatandó sebesség 350-500 km/ó,
• A kapcsolat felépítés 100 ms alatt megtörténik,
• A rádiós csomagok termináltól a bázisállomásig 5
  ms késleltetést szenvedhetnek,
• Legalább 200 terminált ki kell szolgálni 5 MHz-es
  csatornán egy cellában.
• Kiinduló frekvenciasávok
• 25002570 MHz FDD uplink, 25702620 MHz TDD,
  26202690 MHz FDD downlink, de 450 MHz is.

23
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM alapú rádiós hozzáférés alapjai
• Az OFDM moduláció struktúrája
• Sok kis modulációs sebességu ortogonális
  segédvivo (akár több száz).
• Egyszeru négyszögpulzus alakú elemi jel.
• A vivok távolsága , ahol TU a
  segédvivok modulációjának szimbólumideje.
• Az eredo jel teljesítménysurusége az alábbi ábrán
  látható
• S(f)
• ? f TU

24
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM alapú rádiós hozzáférés alapjai
• Az OFDM moduláció elve
• Az OFDM jel alapsávi komplex ekvivalense az
  alábbi összefüggéssel adható meg ( a k-dik
  alvivo m-dik szimbóluma)
• Ennek alapján az OFDM modulátor felépítése a
  következo (mTU t lt (m1)TU)

25
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM alapú rádiós hozzáférés alapjai
• Az OFDM moduláció elve
• Az egyes segédvivok ortogonálisak egymásra,
  nincsen köztük korrelációs kapcsolat, ezt az
  alábbi összefüggéssel és ábrával illusztráljuk
  

26
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE LTE alapú rádiós hozzáférés alapjai
• Az OFDM demoduláció elve
• Kihasználjuk, hogy az egyes segédvivok
  ortogonálisak egymásra, így ezek szétválaszthatók
  egymástól.
• A demodulátor felépítését az alábbi ábrán adjuk
  meg

27
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM értelmezése gyors FFT-vel
• A gyors Fouriertranszformáció (FFT) alkalmazása
• A modulátor és demodulátor hatékony
  megvalósítására az IFFT/FFT tunik a
  legalkalmasabbnak. Mit is jelent ez?
• Ahol a mintavételi
  frekvencia, és N gt NC az FFT rendszer fokszáma.
• Ez azt jelenti, hogy a moduláció és a demoduláció
  egyaránt megoldható egy kis komplexitású, jól
  ismert felépítésu eszköz segítségével, a megoldás
  a következo két ábrán látható.

28
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM megvalósítása gyors FFT-vel
• A gyors Fouriertranszformáció (FFT) alkalmazása
• A modulátor és demodulátor felépítése FFT-vel

Modulátor
Demodulátor
29
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM egy speciális eleme
• A ciklikus prefix alkalmazása
• A többutas terjedés hatása a jelre, az ISI
  létrejötte
• A megoldás a ciklikus prefix alkalmazása, ami
  megoldja azt, hogy a segédvivok között fennmarad
  az ortogonalitás, és a csatornán (segédvivon
  belüli ISI is elkerülheto

30
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM egy speciális sajátossága
• A ciklikus prefix beillesztése

31
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM frekvenciatartománybeli modellje
• A modellt az alábbi ábrán adjuk meg

32
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM csatorna kiegyenlítése
• A modellt az alábbi ábrán adjuk meg

33
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM csatorna frekvencia diverziti
  képessége, a csatornakódolás jelentosége
• A modellt az alábbi ábrákon adjuk meg

34
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM csatorna tipikus paraméterei
• Az alvivok távolsága (LTE esetén
  kHz) a Doppler szórástól való függést alapvetoen
  meghatározza, mivel az alvivok távolságának
  változása az alvivok közötti áthallást megnöveli.
  Ezt a hatást az alábbi ábrán lehet illusztrálni

35
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM csatorna tipikus paraméterei
• Az alvivok távolsága (LTE esetén
  kHz) a jel teljesítménysuruségét (spektrumát)
  alapvetoen befolyásolja. Ezt az alábbi ábrán
  lehet illusztrálni (300 vivo, 5 MHz teljes
  sávszélesség)

36
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM csatorna tipikus paraméterei
• A ciklikus prefix (TCP) hosszúságának
  megválasztása az alábbi szempontok szerint
  történik
• Az érték a cella méretétol függ, kis cellában
  kisebb, nagy cellában nagyobb
• A TCP megválasztása nem változtatja meg a
  értékét, de csökkenti a hasznos teljesítményt
• Az OFDM rendszerek egyik igen komoly problémája a
  pillanatnyi teljesítmény jelentos ingadozása. Ez
  azt eredményezi, hogy a rádiós teljesítményfokozat
  ok hatásfoka csökken a hagyományos modulációs
  rendszerekkel szemben. A jó hatásfokú lineáris
  erosítok fejlesztése a mai kutatás-fejlesztés
  forró témája. A szakma ennek megoldására több
  sikeres módszert ismer és alkalmaz
• Tone reservation
• Pre-filtering, Pre-coding
• Selective scrambling

37
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM csatorna multiplexáló képessége
• A multiplexálást az alábbi két ábrán
  illusztráljuk, a MÁ-BÁ (uplink) átvitelnél
  célszeru idozítés szabályozást alkalmazni

38
AZ LTE MUKÖDÉSEAlapfogalmak

• Az LTE OFDM rendszer broadcast és unicast
  képessége
• A broadcast és unicast üzemmódokat az alábbi
  ábrákon illusztráljuk

39
A HÁLÓZATI ARCHITEKTÚRÁK FEJLODÉSEStruktúrák
40
AZ LTE 450 MHZ-ES BRAZIL ALKALMATZÁSÁNAK
TAPASZTALATAITapasztalatok

• Az LTE 450 brazil szélessávú alkalmazásának
  specialitásai rurális körzetekben
• ANATEL a szolgáltató,
• A frekvenciatartomány 451458 MHz és 461468 MHz
  FDD, szolgáltatás négy földrajzi körzetben,
• Tervek 2017-re 100-os lefedés, 1024 kbit/s
  letöltés, 256 kbit/s feltöltés,
• 30 km-es cellák, ritkán lakott területek
  lefedése,
• A 3GPP a 450 MHz-es alkalmazás szabványosítását
  2013 szeptemberében zárta le (LTE Release 12
  specifications),
• Az LTE 450 MHz-es technológia egy sor speciális
  kihívást jelentett elsosorban az interferencia
  menedzsment és a területi lefedettség biztosítása
  területén,
• Ezek e kihívások akkor váltak nyilvánvalóvá,
  amikor a brazil Telecommunications Research and
  Development Centre (CPqD) aktívan részt vett a
  3GPP szabványosítási projektjében és a 450-es LTE
  rendszer fejlesztésében.

41
AZ LTE 450 MHZ-ES BRAZIL ALKALMATZÁSÁNAK
TAPASZTALATAITapasztalatok

• Az LTE 450 brazil szélessávú alkalmazásának
  specialitásai, tecnikai kihívások
• Duplex távolság A 31-es sávban célszeru az 5
  MHz-es sávszélességet választani a kisebb (1.4
  vagy 3 MHz-es) sávok helyett. Az ANATEL a 452457
  MHz-es uplink és a 462467 MHz-es downlink
  sávokat választotta. A nagyon szuk duplex
  távolság miatt az adó jele bejuthat a saját
  vevojébe és ronthatja a vevo teljesítoképességét.
  A probléma miatt a mobil terminálok ára nohet.
• Interferencia menedzsment Az egyetlen 5 MHz-es
  sáv miatt minden cellában és annak minden
  szektorában ugyanazt sávot használjuk. Ezért
  szofisztikált megoldásokat kell alkalmazni az
  azonos sávú interferencia kezelésére. Hasonló
  problémák léphetnek fel a keskenysávú, nagy
  teljesítményu rádiófrekvenciás jelek és az emberi
  tevékenységgel keltett impulzus zajok hatására.
• Megnövelt cella méretek A cellák sugarának
  növelése nagyobb adóteljesítményt igényel, ez
  érinti a végfokozatok és az antennák
  paramétereit.

42
AZ LTE 450 MHZ-ES ELTERJEDSÉGE A
VILÁGONTapasztalatok
43
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
frekvencia

• Miért is van szükség az információ átviteléhez
  frekvenciasávra?
• Egy periodikus jel önmagában nem hordoz
  információt. Ahhoz, hogy információt vigyünk át,
  a jelet modulálni kell. A moduláció a periodikus
  jel valamilyen paraméterének (amplitúdójának,
  frekvenciájának (fázisának)) a megváltoztatását
  jelenti.
• A modulált jel már nem egyetlen szinuszos jellel
  írható le, hanem azzal, hogy a frekvenciatartomány
  ban milyen módon oszlik meg az általa szállított
  teljesítmény, azaz milyen a jel
  teljesítménysuruség függvénye.

44
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
frekvencia

• Mitol függ a szükséges frekvenciasáv nagysága?
• Az ábra arra utal, hogy példánkban a
  frekvenciasáv szélessége közel 1/T, ahol T a
  digitális moduláló jel alap-periódusideje. Ebbol
  arra következtethetünk, hogy a szükséges
  frekvenciasáv lényegében arányos a digitális
  moduláló jel sebességével.
• Ez igaz is, meg nem is, mivel az adatátviteli
  sebességet bit/s-ban mérjük, tehát a szükséges
  sávszélesség és az adatátviteli sebesség közötti
  kapcsolat attól is függ, hogy a T alap-
  periódusido alatt hány bit átvitelére vagyunk
  képesek hibátlanul.
• Erre ad elméleti választ Shannon tétele,
  miszerint az adatátviteli sebesség felso határát
  a csatorna kapacitása adja meg, ami a
• kifejezés szerint a W sávszélesség és az SNR
  jel-zaj viszony függvénye.

45
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
frekvencia

• A szükséges jel-zaj viszony és a spektrális
  hatékonyság kapcsolata
• Az LTE rendszerben
• elérheto az 5 bps/Hz,
• ill. 2,5 bps/Hz

46
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
hullámterjedés

• A hullámterjedés alapjai, a területi ellátottság
• A mobil és vezetéknélküli rendszerekben rádiós
  technológiákat használunk.
• Ahhoz, hogy a spektrális hatékonyság megfelelo
  szintu legyen, elegendo jelteljesítményre van
  szükség.
• Ha egy antenna a tér minden irányába egyenletesen
  sugározza a jelet, akkor tole R távolságra a
  teljesítménysuruség
• ahol az adó teljesítménye.
• A vevo antennája ezt e teljesítménysuruséget
  érzékeli, és összegyujti egy úgynevezett hatásos
  felületen, ami minden irányból egyenletesen vevo
  antenna esetében
• ahol a jel hullámhossza.

47
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
hullámterjedés

• A hullámterjedés bonyolultabb körülmények között
• A mobil és vezetéknélküli rendszerek általában
  bonyolult környezetben muködnek, ezért a
  hullámterjedés pontos leírása tudományosan is
  nehéz feladat.
• Néhány jellegzetességet azonban leszögezhetünk
• A vett teljesítmény általában az R távolság
  valamilyen hatványfüggvényével fordítottan
  arányos (tipikus hatványkitevo 2-4,3),
• Függ az antennák irányítottságától és
  magasságától,
• Függ a környezet típusától (szabad tér, sík
  terület, elováros, külváros, város, nagyváros),
• Függ a muködési frekvenciától,
• Függ sok egyéb tényezotol (beltér-kültér,
  takarás, domborzat, növényzet, idojárás,
  alagutak-aluljárók, stb.).
• A területi ellátottság azt írja le, hogy az adó
  környezetében a teljesítménysuruség hogyan oszlik
  meg, amibol az is következik, hogy milyen az
  elérheto átviteli sebesség maximuma.

48
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
hullámterjedés

• Példa a területi ellátottságra
• Az ellátottsági térkép általában igen összetett,
  de megállapítható, hogy egy adott távolság felett
  a rádiós jel teljesítménye elenyészo.

49
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
tömegkiszolgálás

• Hogyan lehet korlátozott frekvenciasávban igen
  nagy tömegek mobil kommunikációs igényeit
  kielégíteni?
• A frekvenciasávok korlátozottsága és a nagy
  felhasználói tömegek igényeinek kiszolgálása
  között érezhetoen feszül az alábbi ellentmondás
• Ha sokan akarnak egyidejuleg kommunikálni
  egymással, akkor ehhez igen nagy eredo
  adatátviteli sebességre, azaz igen nagy eredo
  sávszélességre volna szükség.
• Egy-egy szolgáltató csak korlátozott
  sávszélességet kaphat, ezért valamilyen
  eljárással meg kell oldani a nagy felhasználói
  populáció kiszolgálásának a feladatát.
• Lehet sávtakarékos eljárásokat alkalmazni
  (sávtakarékos moduláció, hatékony adattömörítés,
  a csatorna idobeli megosztása, stb.).
• A tömegigények valódi kiszolgálásának
  kulcstechnológiája a cellás elv alkalmazása, ahol
  a frekvenciasávokat adott távolság felett újra
  fel lehet használni, így eltéro földrajzi helyen
  egy idoben többen tudnak kommunikálni.

50
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
tömegkiszolgálás

• A cellás elv illusztrálása
• Rendszer
• Cella
• Klaszter
  

51
A MOBIL KOMMUNIKÁCIÓ KULCSFOGALMAIAlapfogalmak,
tömegkiszolgálás

• Egy kis számolás
• Legyen az ellátandó terület nagysága T,
• Legyen egy cella területe , ahol R a cella
  sugara,
• Legyen a frekvenciasáv szélessége W,
• Legyen a cellák száma a klaszterben K,
• Legyen az egy cellában ellátható felhasználók
  száma N,
• Akkor az egy cellára jutó sávszélesség W/K, és az
  összesen ellátható felhasználók száma
• Megjegyzendo, hogy az N függ a rendszer típusától
  és a K értékétol is.
• Ebbol jól látszik, hogy a cellák átmérojének és
  az adóteljesítményeknek a csökkentésével (makro-,
  mikro-, piko-, nano-, femtocella) a kiszolgálható
  felhasználók száma szinte tetszolegesen növelheto
  W állandó értéke mellett.

52
AZ LTE TECHNOLÓGIA ELONYEIElonyök és hátrányok

• Az LTE elonyös tulajdonságai
• A lefedett frekvencia tartomány hatásos
  kitöltése,
• Az alvivokön belüli ISI hatásának kiküszöbölése,
• A többutas terjedés által okozott idoinvariáns
  fading-gel szembeni természetes védettség
  (beépített diverziti),
• A multiplexálás belso támogatottsága,
• Az alvivok tetszoleges összevonása (változó
  sebességu csatornák kialakítása),
• Rugalmas hardver architektúra,
• A piko- és femtocellás alkalmazások támogatása,
• Az unicast és broadcast megoldások rugalmas
  támogatása.
• Az LTE hátrányos tulajdonságai
• Érzékenység a Doppler szórásra,
• Nagy igény a nagyobb hatásfokú lineáris
  teljesítményfokozatokra.

53
AZ LTE TECHNOLÓGIA TOVÁBBFEJLESZTÉSEA legújabb
revolúció

• Az LTE-Advanced megoldásai
• Új frekvenciasávok bevonása (450470 MHz, 790862
  MHz, 2,32,4 GHz, 3,43,6 GHz, 4,44,9 GHz),
• Az adatátviteli sebesség növelése (rugalmas vivo
  aggregáció, a rádiós hozzáférés megosztása több
  technológia között),
• Új vevo struktúrák fejlesztése (a szélessávú
  átvitel kiszolgálására),
• A MIMO megoldások szélesköru alkalmazása,
• Átjátszó állomások alkalmazása,
• Az úgynevezett kooperatív többpontos adás és
  vétel alkalmazása.
• Az LTE-Advanced helyzete
• LTE-Advanced fejlesztése folyamatosan tart, és a
  szabványok újabb és újabb elemekkel bovülnek
  femtocellák alkalmazása, önszervezodo hálózati
  megoldások, energia menedzsment technológiák.

54
AZ LTE TECHNOLÓGIA TOVÁBBFEJLESZTÉSETervek
55
AZ LTE ÉS A CDMA TECHNOLÓGIÁK ÖSSZEHASONLÍTÁSA
450 MHZ-ENÖsszehasonlítás

• Technológiai összevetés
• Elmondható, hogy tisztán muszaki paraméterek
  alapján nehéz megállapítani, hogy melyik
  technológia elonyösebb.
• A rendelkezésre álló frekvenciasávokban
  lényegében azonos mennyiségu adatforgalom
  bonyolítható le.
• A 450 MHz-es tartományban a terjedési viszonyok,
  a cellák mérete, az antennák felépítése közel
  azonos.
• Egyéb szempontok
• A szabványosítás az LTE esetében további
  fejlesztéseket ösztönöz.
• A berendezések elérhetosége a CDMA esetében ma
  még jobb.
• Az LTE esetében a jövoben nagyobb intenzitású
  eszközfejlesztés várható, ezért megindult a
  migráció a meglévo CDMA rendszerektol az LTE
  felé.

56
ÖSSZEFOGLALÁS

• A 450-es sáv lehetoséget ad a rurális területen
  élok szélessávú szolgáltatásainak biztosítására
  gazdaságosabban, mint más sávokban.
• Az LTE elonyöket biztosít a CDMA450-es
  szolgáltatók számára a hálózati kapacitás és a
  hosszú távú eszközutánpótlás szempontjából.
• A jelenlegi LTE 450 rendszerek még az indulás
  állapotában vannak, de a korai tapasztalatok azt
  mutatják, hogy a berendezés szállítók érdekeltek
  a technológia és az eszközök fejlesztésében.
• Technikailag az LTE450 jól illeszkedik az M2M
  kommunikáció elore jelzett igénynövekedéséhez.
• Várható, hogy az LTE450 már 2015 elejétol kezdve
  követi az LTE többi sávban érzékelheto növekedési
  trendjeit

57
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET