ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΛΟΓΙΜΙΚΟΤ ΓΙΑ ΣΟ ΤΣΗΜΑ 4Η ΓΕΝΙΑ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΕΦΩΝΙΑ LTE

Transcript

1 ΑΣΕΙ ΘΕΑΛΙΑ ΧΟΛΗ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ Σμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΣΕ ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΛΟΓΙΜΙΚΟΤ ΓΙΑ ΣΟ ΤΣΗΜΑ 4Η ΓΕΝΙΑ ΚΙΝΗΣΗ ΣΗΛΕΦΩΝΙΑ LTE ΠΣΤΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ Θωμάσ Λιλιάμτησ (ΑΜ: Σ03159) Επιβλζπων: <Χαϊκάλης Κωνσταντίνος, δόκτωρ, Καθηγητής Εφαρμογών> ΛΑΡΙΑ 2014

2

3 «Εγώ ν/ε Ληιηάκηεο Θωκάο, δειώλω ππεύζπλα όηη ε παξνύζα Πηπρηαθή Εξγαζία κε ηίηιν <ηίηινο πηπρηαθήο> είλαη δηθή κνπ θαη βεβαηώλω όηη: Σε όζεο πεξηπηώζεηο έρω ζπκβνπιεπηεί δεκνζηεπκέλε εξγαζία ηξίηωλ, απηό επηζεκαίλεηαη κε ζρεηηθή αλαθνξά ζηα επίκαρα ζεκεία. Σε όζεο πεξηπηώζεηο κεηαθέξω ιόγηα ηξίηωλ, απηό επηζεκαίλεηαη κε ζρεηηθή αλαθνξά ζηα επίκαρα ζεκεία. Με εμαίξεζε ηέηνηεο πεξηπηώζεηο, ην ππόινηπν θείκελν ηεο πηπρηαθήο απνηειεί δηθή κνπ δνπιεηά. Αλαθέξω ξεηά όιεο ηηο πεγέο βνήζεηαο πνπ ρξεζηκνπνίεζα. Σε πεξηπηώζεηο πνπ ηκήκαηα ηεο παξνύζαο πηπρηαθήο έγηλαλ από θνηλνύ κε ηξίηνπο, α- λαθέξω ξεηά πνηα είλαη ε δηθή κνπ ζπλεηζθνξά θαη πνηα ηωλ ηξίηωλ. Γλωξίδω πωο ε ινγνθινπή απνηειεί ζνβαξόηαην παξάπηωκα θαη είκαη ελήκεξνο(-ε) γηα ηελ επέιεπζε ηωλ λνκίκωλ ζπλεπεηώλ» < ππνγξαθή > Ληιηάκηεο Θσκάο

4 Δγθξίζεθε απφ ηελ ηξηκειή εμεηαζηηθή επηηξνπή Σόπος: Ημερομηνία: ΕΠΙΣΡΟΠΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΗ

5 Πεξίιεςε Σν αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε ηνπ ζπζηήκαηνο δηφξζσζεο ιαζψλ ηεο ηέηαξηεο γεληάο θηλεηήο ηειεθσλίαο πνπ νθείινληαη ζε ξηπέο ζθαικάησλ θαη ε αλάπηπμε ινγηζκηθνχ ζε γιψζζα C ζην νπνίν ζα γίλεηαη ε πξνζνκνίσζε ηεο πιήξνπο ιεηηνπξγηάο ηνπ ζπζηήκαηνο. Δπίζεο ζα γίλεη ε κειέηε ζε γεληθά πιαίζηα ηεο ηέηαξηεο γεληάο θηλεηήο ηειεθσλίαο θαη ε εκβάζπλζε ζηελ αξρηηεθηνληθή ηεο. -i-

6

7 Δπραξηζηίεο Δπραξηζηψ ηνλ θαζεγεηή κνπ Υατθάιε Κσλζηαληίλν γηα ηελ βνήζεηα πνπ κνπ έδσζε γηα ηελ εθπφλεζε ηεο πηπρηαθήο εξγαζίαο θαζψο θαη ηνπο γνλείο κνπ γηα ηελ ππνκνλή πνπ έδεημαλ. Ολνκαηεπψλπκν Ληιηάκηεο Θσκάο Ηκεξνκελία 28/5/2014 -iii-

8

9 Πεξηερόκελα ΠΔΡΙΛΗΦΗ... I ΔΤΥΑΡΙΣΙΔ... III ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ... V 1 ΔΙΑΓΧΓΗ LTE ΓΔΝΗΚΑ ΓΗΑ ΣΟ LTE Ση είλαη ην LTE Ιζηνξηθά θαη κειινληηθά ζηνηρεηά γηα ηελ αλάπηπμε ηνπ LTE Σν LTE σο παγθόζκην πξόηππν επηθνηλσλίαο Ο ζηόρνο ηνπ LTE Χαξαθηεξηζηηθά ηνπ LTE Μεηάβαζε από παιαηόηεξεο ηερλνινγίεο ζην LTE πρλόηεηεο Λεηηνπξγίαο ΑΡΥΗΣΔΚΣΟΝΗΚΖ ΣΟΤ LTE Αξρηηεθηνληθή πςεινύ επηπέδνπ Εμνπιηζκόο ρξήζηε Εμειηγκέλν επίγεην αζύξκαην δίθηπν UMTS (E-UTRAN) Εμειηγκέλνο ππξήλαο παθέησλ Αξρηηεθηνληθή ηνπ Roaming Πεξηνρέο Δηθηύσλ Αξίζκεζε, δηεπζπλζηνδόηεζε θαη ηαπηνπνίεζε ηνίβα πξσηόθνιισλ αζύξκαηεο δηεπαθήο Λνγηθά θαλάιηα Καλάιηα κεηαθνξάο Φπζηθά Καλάιηα δεδνκέλσλ Πιεξνθνξία ειέγρνπ Φπζηθά Καλάιηα έιεγρνπ v-

10 Ρνέο δεδνκέλσλ LTE ADVANCED ΓΔΝΗΚΑ ΓΗΑ ΣΟ LTE ADVANCED ΒΑΗΚΔ ΑΡΥΔ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ ΓΤΝΑΣΟΣΖΣΔ ΣΖ ΓΗΔΠΑΦΖ ΥΡΖΣΖ ΑΝΑΣΡΟΦΟΓΟΣΖΖ ΑΝΟΓΗΚΖ ΚΑΗ ΚΑΘΟΓΗΚΖ ΕΔΤΞΖ ΓΗΑΓΗΚΑΗΔ ΓΗΑΥΔΗΡΗΖ ΔΛΔΓΥΟΤ ΠΟΡΩΝ (RRC) ΔΝΗΥΤΜΔΝΟ MIMO ΚΑΘΟΓΗΚΖ ΕΔΤΞΖ ηόρνο ήκαηα αλαθνξάο θαζνδηθήο δεύμεο Μεηάδνζε ηεο θαζνδηθήο δεύμεο θαη αλαηξνθνδόηεζε ΔΝΗΥΤΜΔΝΟ MIMO ΑΝΟΓΗΚΖ ΕΔΤΞΖ ηνηρεία Εθαξκνγή TURBO INTERNAL INTERLEAVER ΚΩΓΗΚΟΠΟΗΖΖ ΚΑΝΑΛΗΟΤ Κσδηθνπνίεζε tail biting Κσδηθνπνίεζε turbo Κσδηθνπνηεηήο turbo Τεξκαηηζκόο Trellis ηνπ turbo θωδηθνπνηεηή Εζσηεξηθόο δηακπινθέαο turbo θώδηθα Απνηειέζκαηα ηνπ Interleaver Απνηειέζκαηα ηνπ Deinterleaver 52 5 ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 1 - ΛΙΣΑ ΟΡΧΝ vi-

11 ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 2 TURBO INTERNAL INTERLEAVER, DEINTERLEAVER Δ ΓΛΧΑ C vii-

12

13 1 Δηζαγσγή Σα ηειεπηαία ρξφληα ππάξρεη φιν θαη κεγαιχηεξε αλάγθε γηα κεηαθνξά δεδνκέλσλ κε κεγαιχηεξε αζθάιεηα, κεγαιχηεξε ηαρχηεηα, θαη κε πεξηζζφηεξε ζηγνπξηά γηα ην γεγνλφο φηη ηα δεδνκέλα έθηαζαλ ζηνλ πξννξηζκφ ηνπο θαη φια απηά αζχξκαηα. Σελ ιχζε ζε απηά ηα πξνβιήκαηα έξρεηαη λα δψζεη ε θαηλνχξηα γεληά ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο ην LTE θαη ην LTE Advanced ε αιιηψο 4G. To LTE θαηάθεξε ηελ ηαρχηεξε κεηαθνξά δεδνκέλσλ κεηαδίδνληαο ηα κε ηνλ ξπζκφ ησλ 300 mbps γηα ηελ θαζνδηθή δεχμε θαη 75 mbps γηα ηελ αλνδηθή δεχμε. Δπίζεο πξφζθεξε ζηελ θηλεηή ηειεθσλία κηα ιχζε βαζηζκέλε εμ νινθιήξνπ ζηελ κεηαγσγή παθέησλ θαη θαηάξγεζε ζηγά-ζηγά ηελ κεηαγσγή θπθιψκαηνο. Απηφ βνήζεζε ζηελ ρξήζε ηνπ ήδε ππάξρνληνο ip παθέηνπ γηα ηελ κεηαθνξά δεδνκέλσλ θαη φηη ζπλεπάγεηαη απηφ ζηελ αζθάιεηα θαη ζηελ αμηνπηζηία ηεο ζχλδεζεο. Σν πξφβιεκα ζην LTE είλαη φηη δελ άγγημε ηα πξφηππα πνπ έζεζε ε 3GPP γηα ην 4G κε απνηέιεζκα λα εμειηρζεί θαη ην LTE advanced. Απηφ πξνζθέξεη θάπνηεο βειηηψζεηο ζε ζρέζε κε ην LTE ζηνλ ηξφπν κεηαθνξάο ηνπ ζήκαηνο θιπ αιιά ε βαζηθή δηαθνξά είλαη φηη πεηπραίλεη κεηαθνξά δεδνκέλσλ κε ηαρχηεηεο 3Gbit ζηελ θαζνδηθή δεχμε θαη 1.5Gbit ζηελ αλνδηθή κε ηελ ρξήζε bandwidth ηεο ηάμεο ησλ 100MHz. Σν βαζηθφ αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο φκσο είλαη ε κειέηε ησλ interleaver πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ην LTE. Γεληθά ε ιεηηνπξγία ησλ interleaver είλαη ην αλαθάηεκα ησλ δεδνκέλσλ θαη ε επαλαθνξά ηνπο ζηελ αξρηθή ηνπο θαηάζηαζε ζηνλ δέθηε. Με απηφλ ηνλ ηξφπν βειηηψλνπκε ηελ δηφξζσζε ησλ ιαζψλ πνπ πξνζζέηεη ην θαλάιη εηδηθά φηαλ είλαη πνιιά ζε έλα ζεκείν ηνπ block δεδνκέλσλ καο. Σν πξφβιεκα πνπ ππήξρε ήηαλ φηη νη ππάξρνληεο interleaver γηα ην WCDMA επέηξεπαλ ηελ ξνή δεδνκέλσλ κε ηελ κέγηζηε ξπζκναπφδνζε ηεο ηάμεο ησλ 100 Mbps. Έηζη πξνηαζήθαλ 2 interleaver γηα ην LTE o almost regular permutation (ARP) interleaver θαη ν quadratic polynomial permutation (QPP) interleaver θαη ρξεζηκνπνηήζεθε ν δεχηεξνο. ηελ εξγαζία ζα κειεηεζεί ν interleaver πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ην LTE θαη ζα αλαπηπρζεί θψδηθαο γηα ηνλ interleaver (πνπ αλαθαηεχεη ηα δεδνκέλα) θαη γηα ηνλ deinterleaver (πνπ δηαηάζεη ηα δεδνκέλα μαλά ζηελ θαλνληθή ηνπο ζέζε). Δπίζεο ζα ππάξρεη φηη ρξεηαζηεί (πίλαθεο, ηχπνη, παξαδείγκαηα) γηα ηελ θαηαλφεζε ησλ interleaver θαη deinterleaver απφ ηνπο αλαγλψζηεο ψζηε λα είλαη εχθνιε ε κεηαηξνπή απηήο ηεο γλψ- -1-

14 ζεο ζε πξφγξακκα νπνηαζδήπνηε άιιεο γιψζζαο πέξα απφ ηελ C πνπ ζα πεξηιακβάλεηαη ζην παξάξηεκα 2 ηεο εξγαζίαο. -2-

15 2 LTE 2.1 ΓΔΝΙΚΑ ΓΙΑ ΣΟ LTE Ση είλαη ην LTE LTE νλνκάδεηαη ε ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αζχξκαηε επηθνηλσλία θαη δηθηχσζε ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ, κε πςειέο ηαρχηεηεο. Βαζίδεηαη ζηα πξνυπάξρνληα δίθηπα GSM/EDGE θαη UMTS/HSPA, απμάλνληαο ηε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ ρξεζηκνπνηψληαο λέεο ηερληθέο δηακφξθσζεο. Σν πξφηππν απηφ αλαπηχζζεηαη απφ ηνλ νξγαληζκφ 3GPP. Παξ φιν πνπ αλαθέξεηαη σο ζχζηεκα 4εο γεληάο θηλεηήο ηειεθσλίαο (4G) απηφ δελ ηζρχεη θαζψο δελ αληαπνθξίλεηαη ζηηο απαηηήζεηο πνπ έρεη νξίζεη ν δηεζλήο νξγαληζκφο ITU-R. Γη απηφ ην ιφγν, ην LTE αλαβαζκίζηεθε ζε LTE Advanced γηα λα πιεξεί ηηο πξνυπνζέζεηο έηζη ψζηε λα ζεσξείηαη ζχζηεκα 4G. [1,2,4,5,6,11,12,14] Ιζηνξηθά θαη κειινληηθά ζηνηρεηά γηα ηελ αλάπηπμε ηνπ LTE Σν LTE πξνηάζεθε γηα πξψηε θνξά ζηελ Ιαπσλία ην Σν πξψην δεκφζην δίθηπν LTE πνπ εγθαηαζηάζεθε ζην θφζκν, ήηαλ ζην Όζιν θαη ηε ηνθρφικε απφ ηελ ε- ηαηξεία TeliaSonera ζηηο 14 Γεθεκβξίνπ Σα πξψηα εκπνξηθψο δηαζέζηκα LTE smartphone πνπ θπθινθφξεζαλ ήηαλ ην Samsung Galaxy Indulge θαη ην HTC Thunderbolt. Απφ ηνλ Ννέκβξην ηνπ 2012, ππήξραλ 117 εκπνξηθά δίθηπα LTE ζε δηάθνξα ζηάδηα εμέιημεο. Μέρξη ηνλ Ιαλνπάξην ηνπ 2014 ππήξραλ 263 εκπνξηθά δίθηπα ζε 97 ρψξεο θαη ππνινγίδεηαη φηη κέρξη ην ηέινο ηνπ 2014 ηα εκπνξηθά δίθηπα ζα είλαη 350. Η εμέιημε ηνπ LTE είλαη ην LTE Advanced, ην νπνίν πξνηππνπνηήζεθε ην Μάξηην ηνπ Σν LTE σο παγθόζκην πξόηππν επηθνηλσλίαο Έλαο απφ ηνπο ζηφρνπο ηεο βηνκεραλίαο απφ ηελ αλάπηπμε ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο κέρξη ζήκεξα ήηαλ έλα παγθφζκην πξφηππν επηθνηλσλίαο. ηελ γεληά ηερλνινγηψλ 2G -3-

16 είρε θπξηαξρήζεη ην πξφηππν GSM κεηαμχ ησλ ππφινηπσλ (CDMA,TDMA,iDEN). ηελ γεληά ηνπ 3G δηαηεξήζεθαλ 2 πξφηππα ην GSM θαη ην CDMA.Με ην LTE δφζεθε ε επθαηξία ζηελ βηνκεραλία θαη ζηνπο παξφρνπο λα πηνζεηήζνπλ έλα εληαίν πξφηππν επηθνηλσλίαο. Οη ζεκαληηθφηεξνη θνξείο φπσο ν GSM-HSPA θαη ν CDMA EV-DO θαη άιινη θαηλνχξηνη θνξείο, ζηξαθήθαλ πξνο ην LTE. Σν 2008 ε NGMN (Next Generation Mobile Networks alliance), δηάιεμε ην LTE σο ην πξφηππν πνπ ηαίξηαδε απφιπηα ζηηο απαηηήζεηο ηεο. Παγθφζκηνη νξγαληζκνί φπσο ν 4G Americas, ν GSMA, ν UMTS Forum, ππνζηήξημαλ ηνλ νξγαληζκφ 3GPP γηα ηελ εμέιημε ηνπ LTE Ο ζηόρνο ηνπ LTE Ο ζηφρνο ηνπ LTE είλαη λα απμήζεη ηε ρσξεηηθφηεηα θαη ηε ηαρχηεηα ησλ πθηζηάκελσλ δηθηχσλ κε ηε ρξεζηκνπνίεζε θαηλνηφκσλ ηερληθψλ ςεθηαθήο επεμεξγαζίαο θαη δηακφξθσζεο ζήκαηνο. Λεηηνπξγεί ζε δηαθνξεηηθέο ζπρλφηεηεο θαζψο ε δηεπαθή ηνπ δελ είλαη ζπκβαηή κε ηα πθηζηάκελα δίθηπα 2εο θαη 3εο γεληάο. Σν πξφηππν ηνπ LTE είλαη ζρεδηαζκέλν ψζηε λα παξέρεη ξπζκνχο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ ζηε θαζνδηθή δεχμε (downlink) ηεο ηάμεο ησλ 300 Mbps θαη ζηελ αλνδηθή (uplink) κέρξη θαη 75 Mbps κε θαζπζηέξεζε ζπζηήκαηνο (latency) πνπ αγγίδεη ηα 5ms. Σν εχξνο δψλεο ηνπ θέξνληνο ζήκαηνο είλαη κεηαβιεηφ, θπκαηλφκελν απφ ηα 1.4 έσο ηα 20 ΜΗz θαη ππνζηεξίδνληαη ηφζν ε δηπιεμία δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο (FDD) φζν θαη ε δηπιεμία δηαίξεζεο ρξφλνπ (ΣDD). Η αξρηηεθηνληθή ηνπ δηθηχνπ βαζίδεηαη ζε κηα απινπνηεκέλε κνξθή αξρηηεθηνληθήο IP, ην Evolved Packet Core (EPC), ην νπνίν ζρεδηάζηεθε γηα λα αληηθαηαζηήζεη ην GPRS Core Network θαη ππνζηεξίδεη ηελ απξφζθνπηε κεηαθνξά ηεο θιήζεο κεηαμχ θεξαηψλ αιιά θαη ηελ απξφζθνπηε κεηαθνξά ησλ ζπλεδξίσλ δεδνκέλσλ αθφκα θαη ζε δίθηπα κε παιαηφηεξε ηερλνινγία δηθηχνπ (GSM, UMTS, CDMA2000). Η απινχζηεξε αξρηηεθηνληθή απνζθνπεί ζε ρακειφηεξα ιεηηνπξγηθά έμνδα (Γηα παξάδεηγκα κηα θπςέιε πνπ ρξεζηκνπνηεί LTE κπνξεί λα κεηαθέξεη 4 θνξέο παξαπάλσ δεδνκέλα απφ ηελ ρξήζε κε HSPA. [1,2,4,5,6,11,12,14] Υαξαθηεξηζηηθά ηνπ LTE Σν LTE βαζίδεηαη ζε έλα νινθιεξσκέλν δίθηπν αξρηηεθηνληθήο IP. Η δηεπαθή ηνπ δηθηχνπ απηνχ νλνκάδεηαη Δ-UTRA θαη ηα θχξηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ είλαη: -4-

17 Ρπζκνί κεηάδνζεο δεδνκέλσλ ζηε θαζνδηθή δεχμε έσο θαη Mbps θαη ζηελ αλνδηθή έσο θαη 75.4 Mbps, αλάινγα κε ηελ θαηεγνξία ζηελ νπνία αλήθεη ν εμνπιηζκφο ηνπ ρξήζηε. Έρνπλ νξηζηεί πέληε θαηεγνξίεο ή θιάζεηο ηεξκαηηθψλ ζπζθεπψλ. Η πην ρακειή ππνζηεξίδεη κφλν απιή ηειεθσλία ελψ ε κεγαιχηεξε (ε νπνία απεπζχλεηαη ζε ηεξκαηηθέο ζπζθεπέο πςειψλ πξνδηαγξαθψλ) ππνζηεξίδεη ηηο κέγηζηεο δπλαηέο ηαρχηεηεο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ. Όιεο νη ηεξκαηηθέο ζπζθεπέο είλαη ηθαλέο λα επεμεξγαζηνχλ ζήκα εχξνπο δψλεο 20 MHz. Υακειέο θαζπζηεξήζεηο θαηά ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ (θαζπζηέξεζε IP παθέησλ θάησ απφ 5 ms) Βειηησκέλε ππνζηήξημε γηα θηλεηέο ζπζθεπέο αθφκε θαη αλ απηέο θηλνχληαη κε ηαρχηεηεο κέρξη θαη 500 ρικ/ψξα αλάινγα θαη κε ηε ζπρλφηεηα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη. Υξεζηκνπνίεζε δηακφξθσζεο OFDMA γηα ηε θαζνδηθή δεχμε θαη SC-FDMA γηα ηελ αλνδηθή. Τπνζηήξημε δηπιεμίαο ηφζν ζην ρξφλν φζν θαη ζηε ζπρλφηεηα (TDD, FDD) φπσο επίζεο θαη εκηακθίδξνκε FDD κε ηελ ίδηα ηερλνινγία πξφζβαζεο. Βειηησκέλε θαζκαηηθή επειημία. πξνηππνπνίεζε θαλαιηψλ ζηα 1.4 ΜΗz, 3 ΜΗz, 5 ΜΗz, 10 ΜΗz, 15 ΜΗz, 20 ΜΗz. Τπνζηήξημε θπςειψλ κεηαβιεηνχ κεγέζνπο απφ κεξηθέο δεθάδεο κέηξα έσο θαη 100 ρικ. Σν ηδαληθφ κέγεζνο θπςέιεο ζηηο αγξνηηθέο πεξηνρέο (ζηηο νπνίεο ρξεζηκνπνηνχληαη ρακειφηεξεο ζπρλφηεηεο) είλαη ζηα 5 ρικ, κε κέγεζνο 30 ρικ ε απφδνζε είλαη αξθεηά θαιή ελψ κε κέγεζνο 100 ρικ ε απφδνζε ηνπ δηθηχνπ είλαη ηθαλνπνηεηηθή. ε αζηηθά πεξηβάιινληα θαη γεληθφηεξα ζε πεξηβάιινληα πφιεσλ ρξεζηκνπνηνχληαη πςειέο ζπρλφηεηεο έηζη ψζηε λα ππνζηεξίδνληαη πςειέο επξπδσληθέο ηαρχηεηεο πξφζβαζεο. ε απηή ηε πεξίπησζε θάζε θπςέιε ηνπ δηθηχνπ έρεη κέγεζνο ην πνιχ 1 ρικ. Απινχζηεξε αξρηηεθηνληθή δηθηχνπ. Τπνζηήξημε ηνπιάρηζηνλ 200 ελεξγψλ ζπλδέζεσλ δεδνκέλσλ ζε θάζε θαλάιη, ζπρλφηεηαο 5 MHz. Τπνζηήξημε δηαιεηηνπξγηθφηεηαο θαη ζπλχπαξμε κε παιαηφηεξα πξφηππα ( πρ GSM/EDGE, UMTS, CDMA2000). Οη ρξήζηεο ζα κπνξνχλ λα πξαγκαηνπνηνχλ κηα ηειεθσληθή ζπλνκηιία ή ζχλδεζε δεδνκέλσλ ζε κηα πεξηνρή κε θάιπςε LTE θαη ζα κπνξνχλ λα ζπλερίζνπλ ηε ζχλδεζή ηνπο ρσξίο πξφβιεκα αθφκα θαη ζε πεξηνρέο ρσξίο θάιπςε LTE, ρξεζηκνπνηψληαο ην πθηζηάκελν δίθηπν GSM/GPRS ή W-CDMA ή CDMA2000. Ραδηνεπηθνηλσληαθφ δίθηπν κεηαγσγήο παθέησλ. Τπνζηήξημε ππεξεζηψλ φπσο κεηάδνζε ηειενπηηθνχ πξνγξάκκαηνο ζηηο θηλεηέο ζπζθεπέο κε ηε ρξήζε ησλ ππνδνκψλ ηνπ δηθηχνπ LTE, απνηειψληαο επίζεο θαη άκεζν αληαγσληζηή ηνπ πξνηχπνπ DVB-H. -5-

18 Κιήζεηο κε θαιχηεξε πνηφηεηα, ράξε ζηελ θσδηθνπνίεζε Adaptive Multi- Rate Wideband θαη κε ρξήζε ηνπ δηπιάζηνπ εχξνπο δψλεο (απφ 3.5 KHz ζηα 7 KHz) ππεξεζία γλσζηή θαη σο HD Voice. Δπίζεο κε εθαξκνγή ηεο θσδηθνπνίεζεο AAC-ELD (Advanced Audio Coding Enhanced Low Delay) θαη εχξνο δψλεο απφ ηα 20Hz έσο ηα 20KHz έρεη αλαπηπρηεί ε ππεξεζία Full-HD Voice Μεηάβαζε από παιαηόηεξεο ηερλνινγίεο ζην LTE Σν πξφηππν ηνπ LTE ππνζηεξίδεη κεηαγσγή παθέησλ, αθνχ ε δνκή ηνπ βαζίδεηαη ζηελ αξρηηεθηνληθή δηθηχνπ IP. Οη ηειεθσληθέο θιήζεηο πνπ πξαγκαηνπνηνχληαη ζηα δίθηπα GSM, UMTS θαη CDMA2000 απνηεινχλ κεηαγσγή θπθιψκαηνο. Έηζη νη πάξνρνη ζα πξέπεη λα επαλαπξνζδηνξίζνπλ ηε ιεηηνπξγία ηνπ δηθηχνπ θαηά ηε πξαγκαηνπνίεζε ηειεθσληθψλ θιήζεσλ. Πάλσ ζε απηφ ην ζέκα αλαπηχρζεθαλ ηξεηο ελαιιαθηηθέο επηινγέο: Voice over LTE VoLTE Η πξνζέγγηζε απηή βαζίδεηαη ζην δίθηπν IMS (IP Multimedia Subsystem). Με ηελ VoLTE ν ήρνο ησλ θιήζεσλ ηεκαρίδεηαη ζε παθέηα δεδνκέλσλ ηα νπνία κεηαδίδνληαη εληφο ηνπ θνξέα δεδνκέλσλ ηνπ LTE. Απηφ ζεκαίλεη φηη δελ ππάξρεη εμάξηεζε απφ ηελ κεηαγσγή θπθιψκαηνο πνπ ππήξρε ζηηο πξνεγνχκελεο γεληέο θηλεηήο ηειεθσλίαο. Circuit switched fallback CSFB ε απηήλ ηελ πξνζέγγηζε ην LTE παξέρεη κφλν ππεξεζίεο δεδνκέλσλ, θαη ζηελ πεξίπησζε ηεο θσλεηηθή θιήζεο, ην ζχζηεκα ρξεζηκνπνηεί κεηαγσγή θπθιψκαηνο. Όηαλ ρξεζηκνπνηείηε απηή ηε ιχζε, νη θνξείο εθκεηάιιεπζεο ην κφλν πνπ ρξεηάδεηαη λα α- λαβαζκίζνπλ ην θέληξν κεηαγσγήο θπθιψκαηνο (MSC), αληί ηεο αλάπηπμεο ηνπ δηθηχνπ IMS, θαη σο εθ ηνχηνπ, κπνξνχλ λα παξέρνπλ ππεξεζίεο γξήγνξα. Ωζηφζν, ην κεηνλέθηεκα είλαη ε κεγαιχηεξε θαζπζηέξεζε ηεο εγθαηάζηαζεο ηεο θιήζεο. Simultaneous voice and LTE SVLTE ε απηήλ ηελ πξνζέγγηζε, ε ζπζθεπή ιεηηνπξγεί ηαπηφρξνλα κέλνληαο ζην δίθηπν LTE θαη ρξεζηκνπνηψληαο ηελ κεηαγσγή θπθιψκαηνο ηαπηφρξνλα. Με ην LTE παξέ- -6-

19 ρνληαη ππεξεζίεο δεδνκέλσλ θαη ε κεηαγσγή θπθιψκαηνο παξέρεη ηηο ππεξεζίεο θσλήο. Απηή είλαη κηα ιχζε πνπ βαζίδεηαη απνθιεηζηηθά ζηελ ζπζθεπή. ε απηή ηε ιχζε δελ ππάξρνπλ ηδηαίηεξεο απαηηήζεηο απφ ην δίθηπν θαη δελ απαηηείηαη ε ρξήζε ηνπ IMS. Σν κεηνλέθηεκα ηεο ιχζεο απηήο είλαη φηη ε ζπζθεπή κπνξεί λα γίλεη αθξηβή, θαη λα έρεη πςειή θαηαλάισζε ελέξγεηαο. Αξρηθψο, νη κεγάινη ρξεκαηνδφηεο ηνπ εγρεηξήκαηνο ηνπ LTE, πξνψζεζαλ ην VoLTE (Voice over LTE). Ωζηφζν, ε έιιεηςε ζηελ ππνζηήξημε εθαξκνγψλ ηφζν ζηηο ηεξκαηηθέο ζπζθεπέο φζν θαη ζηηο ζπζθεπέο ηνπ ππξήλα ηνπ δηθηχνπ νδήγεζαλ νξηζκέλνπο παξφρνπο ζηε πξνψζεζε ηνπ VoLGA (Voice over LTE Generic Access) σο κηα ελδηάκεζε ιχζε. Η ηδέα ήηαλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ νη ίδηεο αξρέο ζηηο νπνίεο βαζίζηεθε ην GAN (Generi Access Network), ην νπνίν θαζνξίδεη ηα πξσηφθνιια κέζσ ησλ ν- πνίσλ έλα θηλεηφ ηειέθσλν κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεί ηειεθσληθέο θιήζεηο ρξεζηκνπνηψληαο κηα ηδησηηθή ζχλδεζε ζην Γηαδίθηπν, ζπλήζσο κέζσ ελφο αζχξκαηνπ ηνπηθνχ δηθηχνπ. Όκσο ην VoLGA δελ έηπρε κεγάιεο αλαγλψξηζεο, θαζψο ην VoLTE ππνζρφηαλ κεγαιχηεξε επειημία ππεξεζηψλ παξ φιν ην θφζηνο αλαβάζκηζεο νιφθιεξσλ ησλ ππνδνκψλ ηνπ δηθηχνπ. Παξ φιν πνπ ε βηνκεραλία ηνπ LTE θαηλνκεληθά έρεη θαηαιήμεη ζηo VoLTE γηα κειινληηθή πινπνίεζε, ε αλάγθε γηα ηελ άκεζε θαη νκαιή πξαγκαηνπνίεζε ηειεθσληθψλ θιήζεσλ, νδήγεζε ηνπο παξφρνπο LΣΔ ζηελ εηζαγσγή ηνπ CSFB (Circuit Switched FallBack) σο κηα πξνζσξηλή ιχζε. Με απηφ ην κεραληζκφ, νη ζπζθεπέο LTE ζα δηεθπεξαηψλνπλ ηε θιήζε κέζσ ησλ δηθηχσλ 2G ή 3G γηα φζν δηαξθεί ε θιήζε πρλόηεηεο Λεηηνπξγίαο Σν LTE κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη ζε δηάθνξεο ζπρλφηεηεο. ηε Βφξεηα Ακεξηθή, ζρεδηάδνληαη λα ρξεζηκνπνηεζνχλ νη ζπρλφηεηεο ησλ 700MHz θαη 1.7GHz. ηελ Δπξψπε νη ζπρλφηεηεο ησλ 800ΜΗz, 1.8 θαη 2.6 GHz, ζηελ Αζία νη 1.8 θαη 2.6 GHz θαη ζηελ Απζηξαιία νη ζπρλφηεηεο ζηα 2.6 GHz. Ωο εθ ηνχηνπ, νη ηειεθσληθέο ζπζθεπέο ζε κηα ρψξα κπνξεί λα κε ιεηηνπξγνχλ ζε κηα άιιε. Γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε παγθφζκηαο πεξηαγσγήο είλαη αλαγθαία κηα ηειεθσληθή ζπζθεπή πνπ λα κπνξεί λα ζπληνληζηεί ζε πνιιαπιέο κπάληεο ζπρλνηήησλ. [1,2,4,5,6,11,12,14] -7-

20 2.2 ΑΡΥΙΣΔΚΣΟΝΙΚΗ ΣΟΤ LTE Αξρηηεθηνληθή πςεινύ επηπέδνπ ην LTE ππάξρνπλ ηξία θχξηα ζπζηαηηθά, δειαδή ν εμνπιηζκφο ρξήζηε (UE),ην δίθηπν επηθνηλσλίαο (UTRAN terrestrial radio access network)ζε ζπληνκία E-UTRAN θαη ν εμειηγκέλνο ππξήλαο παθέησλ (EPC). Με ηε ζεηξά ηνπ, ν εμειηγκέλνο ππξήλαο παθέησλ επηθνηλσλεί κε δίθηπα ζηνλ έμσ θφζκν βαζηζκέλα ζε παθέηα δεδνκέλσλ, φπσο ην δηαδίθηπν, ηδησηηθά εηαηξηθά δίθηπα ή ην ππνζχζηεκα πνιπκέζσλ IP. Σα δηάθνξα κέξε ηεο αξρηηεθηνληθήο φπσο θαη νη επαθέο κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ κεξψλ ηνπ ζπζηήκαηνο θαίλνληαη ζηελ εηθφλα 1. Οη δηεπαθέο κεηαμχ ησλ κεξψλ είλαη νη Uu, S1 θαη ησλ SGi. Σν θαζέλα απφ ηα UE, E-UTRAN θαη EPC έρεη ηηο δηθέο ηνπο εζσηεξηθέο αξρηηεθηνληθέο ηηο νπνίεο ζα ζπδεηήζνπκε κηα πξνο κηα. [4] [25] Δμνπιηζκόο ρξήζηε Η αξρηηεθηνληθή ηνπ εμνπιηζκνχ ρξήζηε κνηάδεη κε απηή πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηα ζπζηήκαηα επηθνηλσληψλ UMTS θαη GSM. Η ζπζθεπή επηθνηλσλίαο είλαη γλσζηή σο mobile equipment(me). ηελ πεξίπησζε πνπ ε ζπζθεπή απηή είλαη έλα θηλεηφ ηειέθσλν θσλήο ή έλα Smartphone ε ζπζθεπή επηθνηλσλίαο είλαη κφλν κηα. Η ζπζθεπή επηθνηλσληψλ φκσο κπνξεί λα ρσξηζηεί θαη ζε 2 κέξε. Δηθφλα 1: Σν πξψην επίπεδν αξρηηεθηνληθήο ηνπ LTE -8-

21 Δηθφλα 2: Η εζσηεξηθή αξρηηεθηνληθή ηεο ζπζθεπήο ρξεζηή(ue) Σν πξψην κέξνο είλαη ην θηλεηφ ηεξκαηηθφ (mobile termination), ην νπνίν ρεηξίδεηαη φιεο ηηο επηθνηλσληαθέο ιεηηνπξγείο (ιήςε απνδηακφξθσζε θιπ).σν δεχηεξν κέξνο είλαη ν ηεξκαηηθφο εμνπιηζκφο πνπ δηαρεηξίδεηαη φιεο ηηο ξνέο δεδνκέλσλ. Σν θηλεηφ ηεξκαηηθφ κπνξεί λα είλαη κηα LTE θάξηα πνπ ζπλδέεηαη κε ην usb ελφο ππνινγηζηή θαη ν ηεξκαηηθφο εμνπιηζκφο είλαη ν ίδηνο ν ππνινγηζηήο. Ο εμνπιηζκφο ρξήζηε γηα ηελ είζνδν ηνπ ζην δίθηπν ρξεηάδεηαη κηα θάξηα UICC (universal integrated circuit card) επξέσο γλσζηή θαη σο θάξηα SIM. Η SIM ηξέρεη κηα εθαξκνγή γλσζηή σο USIM (universal subscriber identity module) ε νπνία απνζεθεχεη ζπγθεθξηκέλα δεδνκέλα ηνπ ρξήζηε φπσο ην ηειέθσλν ηνπ, θαη ην αλαγλσξηζηηθφ ηνπ home network δειαδή ηνπ δηθηχνπ πνπ αλήθεη ν ρξήζηεο. Δπίζεο ην πξφγξακκα θαηέρεη δηάθνξα θιεηδηά αζθάιεηαο πνπ είλαη απνζεθεπκέλα ζηελ εζσηεξηθή κλήκε ηεο θάξηαο SIM. Σν LTE παξέρεη ππνζηήξημε ζηηο SIM πνπ α- λήθνπλ ζηελ έθδνζε 99 θαη κεηά. Σν LTE ππνζηεξίδεη θηλεηέο ζπζθεπέο νη νπνίεο ρξεζηκνπνηνχλ ηα πξσηφθνιια IP version 4 (IPv4) θαη IP version 6 (IPv6) αιιά θαη ζπζθεπέο πνπ ππνζηεξίδνπλ θαη ηα 2. Η θηλεηή ζπζθεπή ιακβάλεη κηα δηεχζπλζε IP γηα θάζε δίθηπν παθέησλ δεδνκέλσλ πνπ ζπλδέεηαη, γηα παξάδεηγκα ιακβάλεη κηα IP γηα ηελ ζχλδεζε ηεο ζην δηαδίθηπν θαη κηα γηα ηελ ζχλδεζε ηεο ζε έλα εζσηεξηθφ δίθηπν. Δλαιιαθηηθά κπνξεί λα ιάβεη πρ κηα IPv4 θαη κηα IPv6 γηα ην εζσηεξηθφ θαη ην εμσηεξηθφ δίθηπν αληίζηνηρα αλ θαη ηα 2 δίθηπα ππνζηεξίδνπλ θαη ηηο 2 εθδφζεηο ηνπ πξσηνθφιινπ IP. [4] [25] Οη θηλεηέο ζπζθεπέο κπνξνχλ λα έρνπλ κηα πιεζψξα πξνδηαγξαθψλ. Οη πξνδηαγξαθέο πεξηιακβάλνπλ ηελ κέγηζηε ξνή δεδνκέλσλ πνπ κπνξνχλ λα ρεηξηζηνχλ ηνπο δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο ησλ ηερλνινγηψλ πξφζβαζεο ζην αζχξκαην δίθηπν πνπ ππνζηεξίδνπλ θαη ηηο ζπρλφηεηεο ηνπ θνξέα ζηηο νπνίεο κπνξνχλ λα ιάβνπλ θαη λα εθπέκςνπλ. -9-

22 Οη πξνδηαγξαθέο ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ εθπέκπνληαη ζην αζχξκαην δίθηπν κέζσ κελπκάησλ ζεκαηνδφηεζεο. Η εθπνκπή ησλ κελπκάησλ απηψλ γίλεηαη ψζηε ην αζχξκαην δίθηπν (E-UTRAN) λα γλσξίδεη πσο λα ρεηξηζηεί ηελ ζσζηά ηα δεηήκαηα πνπ πξνθχπηνπλ κε ηελ θηλεηή ζπζθεπή. Οη πνην ζεκαληηθέο δπλαηφηεηεο βξίζθνληαη ζηελ θαηεγνξία ηνπ εμνπιηζκνχ ηνπ ρξήζηε. Όπσο θαίλεηαη ζηνλ πίλαθα 1 ε θαηεγνξία ηνπ εμνπιηζκνχ ηνπ ρξήζηε θαιχπηεη ζέκαηα φπσο ε κέγηζηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ πνπ κπνξεί λα εθπέκςεη θαη λα ιάβεη. Δπίζεο ε θαηεγνξία ηνπ εμνπιηζκνχ πεξηιακβάλεη θάπνηα ηερληθά δεηήκαηα πνπ παξαηίζεληαη ζηηο ηξεηο ηειεπηαίεο ζηήιεο ηνπ πηλαθα1. Κατηγο- Έκδο- Μζγιςτα bits Μζγιςτα Μζγιςτα Μζγιςτα Τποςτήρι- ρία ςη κατεβάςμα- bits ανε- ςτρώμα- ςτρώμα- ξη 64QAM εξοπλις- τοσ βάςματοσ τα DL τα UL μού 1 R όχι 2 R όχι 3 R όχι 4 R όχι 5 R ναι 6 R όχι 7 R όχι 8 R ναι Πηλάθαο 1: θαηεγνξίεο εμνπιηζκνχ LTE Δηθφλα 3: Αξρηηεθηνληθή ηνπ E-UTRAN -10-

23 2.2.3 Δμειηγκέλν επίγεην αζύξκαην δίθηπν UMTS (E-UTRAN) Σν εμειηγκέλν επίγεην αζχξκαην δίθηπν UMTS θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 3. Σν E-UTRAN δηαρεηξίδεηαη ηηο ξάδην-επηθνηλσληεο κεηαμχ ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ (UE) θαη ηνπ εμειηγκέλνπ ππξήλα παθέησλ (EPC) θαη απνηειείηαη απφ έλα κφλν ζπζηαηηθφ, ηνπο εμειηγκέλνπο θφκβνπο B (enb). Κάζε θφκβνο είλαη έλαο ζηαζκφο ειέγρνπ ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ ζε κηα ή πεξηζζφηεξεο θπςέιεο. Η θηλεηή ζπζθεπή επηθνηλσλεί κε έλαλ enb θαη κηα θπςέιε ηελ θνξά, κε απνηέιεζκα λα κελ ππάξρεη νκαιφηεξε δηαθνπή απφ απηή ζην UMTS. Οη θφκβνη enb έρνπλ δπν ιεηηνπξγίεο. Πξψηνλ εθπέκπεη ζην downlink φισλ ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ θαη ιακβάλεη ηηο εθπνκπέο φισλ ησλ ζπζθεπψλ ζην uplink, ρξεζηκνπνηψληαο ηηο ηερληθέο ηεο αλαινγηθήο θαη ηηο ςεθηαθήο επεμεξγαζίαο ζήκαηνο ηνπ LTE. Γεχηεξνλ ειέγρεη ηηο ρακεινχ επηπέδνπ ιεηηνπξγίεο ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ, ζηέιλνληαο ηνπο κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο, φπσο ηηο εληνιέο γηα δηαθνπή. Γηα ηελ ζσζηή ρξήζε απηψλ ησλ ιεηηνπξγηψλ ν enb ζπλδπάδεη ηηο ιεηηνπξγίεο ηνπ θφκβνπ Β θαη ηνπ ειεγθηή ηνπ αζχξκαηνπ δηθηχνπ ψζηε λα κεηψζεη ηελ θαζπζηέξεζε πνπ εγείξεηαη φηαλ ε θηλεηή ζπζθεπή αληαιιάζεη πιεξνθνξίεο κέζα ζην δίθηπν. [4] [25] Κάζε enb είλαη ζπλδεδεκέλνο ζε έλα εμειηγκέλν ππξήλα παθέησλ κέζσ ηεο δηεπαθήο S1. Δπίζεο κπνξεί λα είλαη ζπλδεδεκέλνο κε ηνπο θνληηλνχο enbs κέζσ ηεο δηεπαθήο X2, ε νπνία θπξίσο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ζεκαηνδνζία θαη ηελ πξνψζεζε παθέησλ ηελ ζηηγκή ηεο δηαθνπήο. Η δηεπαθήο X2 είλαη πξναηξεηηθή, θαζψο δηεπαθήο S1 κπνξεί λα δηαρεηξηζηεί φιεο ηηο ιεηηνπξγίεο ηεο ιεηηνπξγίεο ηεο X2, ελ ηνχηνηο απηφ είλαη πνην αξγφ θαη φρη άκεζν. πλήζσο νη δηεπαθέο X2 θαη S1 δελ είλαη άκεζεο ζπλδέζεηο αιιά ε πιεξνθνξία δξνκνινγείηαη δηα κέζσ ηνπ δηθηχνπ κεηαθνξάο βαζηζκέλν ζηελ ζην πξσηφθνιιν IP κε ηνλ ηξφπν πνπ θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 4. Τπάξρνπλ πεξηπηψζεηο πνπ νη θφκβνη (enb) κπνξνχλ λα εγθαηαζηαζνχλ ζην ζπίηη ή ζην γξαθείν θάπνησλ ζπλδξνκεηψλ γηα ιφγνπο θαιχηεξεο θάιπςεο δηθηχνπ. Έλαο home enb (HeNB) είλαη έλαο ζηαζκφο πνπ αλήθεη ζε κηα θιεηζηή νκάδα ρξεζηψλ (CSG), ζηνλ νπνίν πξφζβαζε έρνπλ νη κφλν νη ζπζθεπέο κε USIM πνπ επίζεο αλήθνπλ ζηελ θιεηζηή νκάδα ρξεζηψλ. Απφ ηελ πιεπξά ηεο αξρηηεθηνληθήο έλαο HeNB κπνξεί αλ ζπλδεζεί ζηνλ εμειηγκέλν ππξήλα παθέησλ κε ηνλ ίδην ηξφπν πνπ ζπλδένληαη θαη νη ππφινηπνη enbs, ή κπνξεί λα ζπλδεζεί κέζσ κηαο ελδηάκεζεο ζπζθεπήο πνπ νλνκάδεηαη -11-

24 home enb πχιε δηθηχνπ ε νπνία ζπιιέγεη πιεξνθνξίεο απφ αξθεηνχο HeNBs. Οη HeNBs ειέγρνπλ κφλν κηα θπςέιε θαη δελ ππνζηεξίδνπλ ηελ δηεπαθήο X2 κέρξη ηελ έθδνζε Δμειηγκέλνο ππξήλαο παθέησλ ηελ εηθφλα 4 θαίλνληαη ηα επί κέξνπο εμαξηήκαηα ηνπ εμειηγκέλνπ ππξήλα παθέησλ (EPC). Σν πξψην θνκκάηη ηνπ EPC είλαη ν εμππεξεηεηήο ρξεζηψλ (home subscriber server) ν νπνίνο είλαη κηα θεληξηθή βάζε δεδνκέλσλ πνπ πεξηέρεη πιεξνθνξίεο γηα φινπο ηνπο ζπλδξνκεηέο ηνπ δηθηχνπ ηνπ παξφρνπ. Δίλαη απφ ηα ιίγα θνκκάηηα πνπ δηαηεξήζεθαλ απφ ην UMTS θαη ην GSM. Έπεηηα έρνπκε ηελ πχιε δηθηχνπ παθέησλ (P-GW) ηνπ δηθηχνπ παθέησλ δεδνκέλσλ (PDN) ε νπνία είλαη ην ζεκείν ηεο επαθήο ηνπ EPC κε ηνλ έμσ θφζκν. Γηα κέζσ ηεο επαθήο SGi θάζε PDN πχιε δηθηχνπ αληαιιάζεη δεδνκέλα κε κηα ε πεξηζζφηεξεο εμσηεξηθέο ζπζθεπέο ή δίθηπα παθέησλ δεδνκέλσλ, φπσο γηα παξάδεηγκα ην δίθηπν ησλ εμππεξεηεηψλ ηνπ παξφρνπ, ην ππνζχζηεκα πνιπκέζσλ ηνπ IP ή ην δηαδίθηπν. Κάζε δίθηπν παθέησλ δεδνκέλσλ αλαγλσξίδεηαη απφ έλα φλνκα ζεκείνπ πξφζβαζεο (APN). πλήζσο νη ρεηξηζηέο ηνπ δηθηχνπ ρξεζηκνπνηνχλ δηαθνξεηηθά APNs γηα παξάδεηγκα έλα γηα ηνπο δηθνχο ηνπο εμππεξεηεηέο θαη έλα γηα ην δηαδίθηπν. Δηθφλα 4: Αξρηηεθηνληθή ηνπ EPC -12-

25 Κάζε θηλεηή ζπζθεπή αλαηίζεηαη ζε έλαλ ηπραίν δξνκνινγεηή PDN φηαλ μεθάλεη ηελ ιεηηνπξγία ηεο, γηα λα ηεο δψζεη κηα πάληα αλνηρηή ζπλδεζηκφηεηα κε έλα ηπραίν δίθηπν παθέησλ δεδνκέλσλ φπσο γηα παξάδεηγκα ην δηαδίθηπν. Έπεηηα ε θηλεηή ζπζθεπή κπνξεί λα αλαηεζεί ζε πεξηζζφηεξεο PDN πχιεο δηθηχνπ αλ επηζπκεί λα ζπλδεζεί ζε επηπξφζζεηα δίθηπα παθέησλ δεδνκέλσλ φπσο ηα ελδνεηαηξηθά ηδησηηθά δίθηπα. Κάζε PDN πχιε δηθηχνπ κέλεη απαξάιιαθηε θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο δσήο ηεο ζχλδεζεο δεδνκέλσλ. Η πχιε δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο (S-GW) ιεηηνχξγεη σο δξνκνινγεηήο, δειαδή πξνσζεί ηα δεδνκέλα κεηαμχ ησλ enbs θαη ηεο πχιεο δηθηχνπ PDN. ε έλα ηππηθφ δίθηπν ίζσο λα πεξηέρεηαη ε ρξήζε ησλ ππιψλ δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο, θάζε κηα απφ ηηο νπνίεο ειέγρεη ηηο θηλεηέο ζπζθεπέο ζε κηα ζπγθεθξηκέλε γεσγξαθηθή πεξηνρή. Κάζε θηλεηή ζπζθεπή αλαηίζεηαη ζε κηα κφλν πχιε δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο αιιά απηή κπνξεί λα αιιάμεη αλ ε θηλεηή ζπζθεπή απνκαθξπλζεί αξθεηά. Η νληφηεηα δηαρείξηζεο ηεο θηλεηηθφηεηαο (MME) ειέγρεη ηηο πςεινχ επηπέδνπ ιεηηνπξγίεο ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ, ζηέιλνληαο ηνπο κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο γηα ζέκαηα φπσο ε αζθάιεηα θαη ε δηαρείξηζε ησλ ξνψλ δεδνκέλσλ νη νπνίεο δελ ζρεηίδνληαη κε ηηο ξαδηνεπηθνηλσλίεο. Όπσο θαη ζηελ πεξίπησζε ηεο πχιεο δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο έηζη θαη ε MME ίζσο λα ππάξρεη ζε έλα ηππηθφ δίθηπν, θάζε κηα απφ ηηο νπνίεο ειέγρεη κηα ζπγθεθξηκέλε γεσγξαθηθή πεξηνρή. Κάζε θηλεηή ζπζθεπή αλαηίζεηαη ζε κηα κφλν MME αιιά απηφ κπνξεί λα αιιάμεη εάλ ε θηλεηή ζπζθεπή απνκαθξπλζεί αξθεηά. Η MME επίζεο ειέγρεη θαη άιια ζηνηρεία ηνπ δηθηχνπ, κέζσ κελπκάησλ ζεκαηνδνζίαο ηα νπνία είλαη εζσηεξηθά ζηνλ EPC. [4] [25] Η ζχγθξηζε κεηαμχ ηνπ UMTS θαη ηνπ GSM δηψρλεη φηη ε πχιε δηθηχνπ PDN έρεη ηνλ ίδην ξφιν κε ηελ GPRS πχιε δηθηχνπ ππνζηεξηθηηθνχ θφκβνπ (GGSN), θαη ε πχιε δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο καδί κε ηελ MME δηαρεηξίδνληαη ηηο ιεηηνπξγηέο ηεο δξνκνιφγεζεο ησλ δεδνκέλσλ θαη ηεο ζεκαηνδνζίαο πνπ δηαρεηξίδνληαλ ν GPRS ππνζηεξηθηηθφο θφκβνο ζεξβηξίζκαηνο (SGSN). Υσξίδνληαο ηνλ SGSN ζε δπν κέξε, δηεπθνιχλεηαη ε θιηκάθσζε ηνπ δηθηχνπ απφ ηνλ δηαρεηξηζηή ηνπ ζε πεξηφδνπο απμεκέλνπ θνξηίνπ: ν δηαρεηξηζηήο απιά κπνξεί λα πξνζζέζεη πεξηζζφηεξεο πχιεο δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο φζν απμάλεηαη ε θίλεζε ηνπ δηθηχνπ θαη κπνξεί λα πξνζζέζεη πεξηζζφηεξεο MMEs φ- ηαλ απμάλεηαη ν αξηζκφο ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ. Γηα ηελ ππνζηήξημε απηνχ ηνπ ρσξηζκνχ, ε δηεπαθή S1 πεξηιακβάλεη δπν εμαξηήκαηα: ηελ δηεπαθή S1-U ε νπνία κεηα- -13-

26 θέξεη ηελ θίλεζε γηα ηελ πχιε δηθηχνπ ζεξβηξίζκαηνο, θαζψο θαη ηελ δηεπαθή S1- MME πνπ κεηαθέξεη ηα κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο γηα ηελ MME. O εμειηγκέλνο ππξήλαο παθέησλ έρεη θαη θάπνηα άιια εμαξηήκαηα πνπ δελ θαίλνληαη ζηελ εηθφλα 4. Πξψηνλ, ην θπςεισηφ θέληξν εθπνκπήο (CBC) πνπ ρξεζηκνπνηνχληαλ πξηλ απφ ην UMTS γηα ηελ ζπάληα εθαξκνγή ηεο θπςεισηήο ππεξεζίαο εθπνκπήο (CBS). ην LTE ν εμνπιηζκφο πνπ πξναλαθέξζεθε ρξεζηκνπνηείηαη γηα κηα εθαξκνγή γλσζηή σο ζχζηεκα πξνεηδνπνίεζεο γηα ζεηζκνχο θαη ηζνπλάκη (ETWS). Γεχηεξνλ, έρνπκε ηνλ εμνπιηζκφ ηεο θαηαρψξηζεο ηαπηφηεηαο (EIR) πνπ θιεξνλνκήζεθε απφ ην UMTS ν νπνίνο πεξηέρεη πιεξνθνξίεο πνπ αθνξνχλ ρακέλεο ή θιεκκέλεο θηλεηέο ζπζθεπέο Αξρηηεθηνληθή ηνπ Roaming Η πεξηαγσγή (roaming) επηηξέπεη ζηνπο ρξεζηέο λα κεηαθηλνχληαη έμσ απφ ηα φξηα θάιπςεο ηνπ δηθηχνπ ηνπ παξφρνπ ηνπο ρξεζηκνπνηψληαο ηνπο πφξνπο απφ 2 δηαθνξεηηθά δίθηπα. Βαζίδεηαη ζηελ χπαξμε ησλ ζπκθσληψλ πεξηαγσγήο, νη νπνίεο νξίδνπλ ηνλ ηξφπν κνηξαζκνχ ησλ εζφδσλ ησλ δπν παξφρσλ. Η αξρηηεθηνληθή ηεο πεξηαγσγήο θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 5. Δάλ ν ρξήζηεο πεξάζεη ζε δίθηπν άιινπ παξφρνπ ηφηε ν server ησλ ζπλδξνκεηψλ δηθηχνπ παξακέλεη λα είλαη ν ίδηνο δειαδή απηφο ηνπ home network αιιά ην E-UTRAN, ην MME, ε πχιε ζεξβηξίζκαηνο θαη θπζηθά ε θηλεηή ζπζθεπή είλαη ζην επηζθεπηφκελν δίθηπν. Η πχιε παθέησλ δεδνκέλσλ (PDN-GW), φκσο, κπνξεί λα βξίζθεηαη ζε δπν κέξε. ηελ ζπλεζηζκέλε πεξίπησζε φπνπ ε θίλεζε δξνκνινγείηαη απφ ην home network, ε πχιε παθέησλ δεδνκέλσλ βξίζθεηαη ζην home network, κέζσ ηνπ νπνίνπ δξνκνινγείηαη φιε ε θίλεζε ησλ ρξεζηψλ. Απηή ε αξρηηεθηνληθή επηηξέπεη ζηνλ πάξνρν ηνπ home network λα επεμεξγαζηεί φιε ηελ θίλεζε θαη λα ρξεψζεη ηνλ ρξήζηε γη απηήλ θαηεπζείαλ, θάηη φκσο πνπ κπνξεί λα απνδεηρηεί αλεπαξθέο εάλ ν ρξήζηεο ηαμηδεχεη ζην εμσηεξηθφ, εηδηθά θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ θσλεηηθψλ θιήζεσλ κε έλα ρξήζηε πνπ βξίζθεηαη θη απηφο ζην εμσηεξηθφ. Γηα ηελ δηαρείξηζε απηήο ηεο θαηάζηαζεο ε θηλεηή ζπζθεπή απιά επηθνηλσλεί κε ηελ πχιε παθέησλ δεδνκέλσλ πνπ βξίζθεηαη ζην επηζθεπηφκελν δίθηπν. Ο server ησλ ζπλδξνκεηψλ δηθηχνπ είλαη απηφο πνπ απνθαζίδεη πφηε ην home network ζα επηηξέςεη ηελ επηθνηλσλία ηεο θηλεηήο ζπζθεπήο κε ηελ ηνπηθή πχιε παθέησλ δεδνκέλσλ, γηα θάζε ζπλδπαζκφ ρξεζηψλ αιιά θαη APN (access point name). -14-

27 Δηθφλα 5:αξρηηεθηνληθή ηνπ roaming Η δηεπαθή κεηαμχ ησλ ππιψλ ζεξβηξίζκαηνο θαη ησλ ππιψλ παθέησλ δεδνκέλσλ είλαη γλσζηή σο S5/S8. Απηή πεξηέρεη δπν ειάρηζηα δηαθνξεηηθέο πινπνηήζεηο, ε κηα νλνκάδεηαη S5 εάλ νη δπν θηλεηέο ζπζθεπέο είλαη ζην ίδην δίθηπν θαη S8 εάλ νη ζπζθεπέο βξίζθνληαη ζε δηαθνξεηηθά δίθηπα. Γηα ηηο θηλεηέο ζπζθεπέο νη νπνίεο δελ είλαη ζε πεξηαγσγή νη πχιεο ζεξβηξίζκαηνο θαη νη πχιεο παθέησλ δεδνκέλσλ κπνξνχλ λα ελζσκαησζνχλ ζε κηα ζπζθεπή κε απνηέιεζκα νη δηεπαθέο S5/S8 λα εμαθαλίδνληαη. Απηφ είλαη ρξήζηκν ιφγσ ηεο κείσζεο ηεο θαζπζηέξεζεο. [25] Πεξηνρέο Γηθηύσλ Ο εμειηγκέλνο ππξήλαο παθέησλ ρσξίδεηαη ζε ηξεηο δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο γεσγξαθηθψλ πεξηνρψλ νη νπνίεο θαίλνληαη ζηελ εηθφλα 6 Η πξψηε πεξηνρή είλαη απηή ζηελ νπνία ε θηλεηή ζπζθεπή κπνξεί λα θηλεζεί ρσξίο λα αιιάμεη ε MME πνπ ηελ ζεξβίξεη εθείλε ηελ ζηηγκή (MME pool area). Κάζε pool area δηαρεηξίδεηαη απφ κηα ε παξαπάλσ MME θαη θάζε ζηαζκφο βάζεο είλαη ζπλδεδεκέλνο κε φιεο ηηο MME ζε κηα pool area κέζσ ηεο δηεπαθήο S1-MME. Οη pool areas κπνξνχλ λα επηθαιπθζνχλ ε κηα ηελ άιιε. Έλαο πάξνρνο δηθηχνπ, ηππηθά, ξπζκίδεη κηα pool area ψζηε λα θαιχςεη κηα κεγάιε πεξηνρή ηνπ δηθηχνπ φπσο κηα κεγάιε πφιε θαη πξνζζέηεη ΜΜΔ ζην pool φζν ην θνξηίν ηεο ζεκαηνδνζίαο ζε απηή ηελ πφιε κεγαιψ- -15-

28 λεη. Παξφκνηα κηα S-GW πεξηνρή ζεξβηξίζκαηνο (Service area) είλαη κηα πεξηνρή πνπ ζεξβίξνπλ κηα ή πεξηζζφηεξεο S-GW θαη ζηελ νπνία ε θηλεηή ζπζθεπή θηλείηαη ρσξίο ηελ αιιαγή ηεο S-GW. Δηθφλα 6: Η ζρέζε κεηαμχ ησλ πεξηνρψλ παξαθνινχζεζεο, ησλ πεξηνρψλ pool ησλ ΜΜΔ θαη ησλ πεξηνρψλ ζεξβηξίζκαηνο ησλ S-GW Κάζε ζηαζκφο βάζεο είλαη ζπλδεδεκέλνο ζε φιεο ηηο S-GW ζε κηα πεξηνρή ζεξβηξίζκαηνο κέζσ ηελ δηεπαθήο S1-U. Οη πεξηνρέο ζεξβηξίζκαηνο ησλ S-GW δελ ζπκπίπηνπλ απαξαίηεηα κε ηηο πεξηνρέο ησλ MME. Οη πεξηνρέο ησλ MME θαη νη πεξηνρέο ζεξβηξίζκαηνο ησλ S-GW είλαη θηηαγκέλεο απφ κηθξφηεξεο κε επηθαιππηφκελεο κνλάδεο γλσζηέο σο πεξηνρέο αλαδήηεζεο (Tracking areas). Απηέο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηνλ εληνπηζκφ ηεο ηνπνζεζίαο ησλ θηλεηψλ ζπζθεπψλ πνπ είλαη ζε θαηάζηαζε αλακνλήο θαη είλαη παξφκνηεο κε ηηο πεξηνρέο δξνκνιφγεζεο θαη ηνπνζεζίαο (routing and location) ησλ UMTS θαη GSM. [25] Αξίζκεζε, δηεπζπλζηνδόηεζε θαη ηαπηνπνίεζε Σα θνκκάηηα ηνπ δηθηχνπ ζπλδένληαη κε αξθεηέο δηαθνξεηηθέο ηαπηφηεηεο. Όπσο θαη ζηα πξνεγνχκελα ζπζηήκαηα έηζη θαη ζην LTE θάζε δίθηπν ζπλδέεηαη κε κηα δεκφζηα επίγεηα ηαπηφηεηα (public land mobile identity). Απηή πεξηιακβάλεη έλα θσδηθφ ηξηψλ bit πνπ πξνζδηνξίδεη ηελ ρψξα (mobile country code) θαη έλα θσδηθφ δπν ή ηξηψλ bit πνπ πξνζδηνξίδεη ην δίθηπν θηλεηήο ηειεθσλίαο. Γηα παξάδεηγκα ν θσδηθφο ρψξαο γηα ην ελσκέλν βαζίιεην είλαη ην 234 θαη ν θσδηθφο ηεο Vodafone UK είλαη ην 15. Σα MME έρνπλ ηξεηο θχξηεο ηαπηφηεηεο νη νπνίεο θαίλνληαη ζθηαζκέλεο ζηελ εηθφλα 7. Ο θσδηθφο ησλ MME (MMEC) απνηειείηαη απφ 8 bit θαη πξνζδηνξίδεη ην θάζε -16-

29 MME ζε φιε ηελ πεξηνρή πνπ αλήθεη. πλδπάδνληαο απηφ ηνλ θσδηθφ κε έλαλ 16 bit θσδηθφ πνπ είλαη ν θσδηθφο νκάδαο ησλ MME (MMEGI), έρνπκε έλα θσδηθφ 24 bit, ηνλ MMEI πνπ πξνζδηνξίδεη κνλαδηθά ην θάζε MME κέζα ζε έλα ζπγθεθξηκέλν δίθηπν. πλδπάδνληαο ηνλ ΜΜΔΙ κε ηνλ public land mobile identity έρνπκε έλαλ θσδηθφ 48 bit ηνλ GUMMEI, πνπ πξνζδηνξίδεη ην MME νπνπδήπνηε ζηνλ θφζκν. Παξφκνηα θαη νη πεξηνρέο αλαδήηεζεο έρνπλ δπν θχξηεο ηαπηφηεηεο. Η κηα είλαη έλαο θσδηθφο 16 bit πνπ νλνκάδεηαη θσδηθφο πεξηνρήο αλαδήηεζεο (tracking area code) ν νπνίνο είλαη ην αλαγλσξηζηηθφ ηεο πεξηνρήο αλαδήηεζεο ζε έλα ζπγθεθξηκέλν δίθηπν. πλδπάδνληαο απηφλ ηνλ θσδηθφ κε ηνλ θσδηθφ ηνπ δηθηχνπ δίλεη έλαλ θσδηθφ ν νπνίνο είλαη ε παγθνζκίσο κνλαδηθή ηαπηφηεηα πεξηνρήο αλαδήηεζεο (globally unique tracking area identity). [25] Δηθφλα 7: Οη ηαπηφηεηεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηα MME Δηθφλα 8: Πξνζσξηλέο ηαπηφηεηεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηηο θηλεηέο ζπζθεπέο -17-

30 Οη θπςέιεο έρνπλ ηξεηο ηχπνπο ηαπηφηεηαο. Η ηαπηφηεηα ηνπ E-UTRAN απνηειείηαη απφ 28 bit θαη πξνζδηνξίδεη κηα θπςέιε κέζα ζε έλα ζπγθεθξηκέλν δίθηπν, ελψ ε παγθφζκηα ηαπηφηεηα ηνπ Δ-UTRAN πξνζδηνξίδεη κηα θπςέιε νπνπδήπνηε ζηνλ θφζκν. εκαληηθή επίζεο γηα ηελ αζχξκαηε δηεπαθή είλαη ε θπζηθή ηαπηφηεηα ηεο θπςέιεο, ε νπνία είλαη έλαο αξηζκφο απφ 0 έσο 503 πνπ δηαθξίλεη κηα θπςέιε απφ ηηο γεηηνληθέο Η θηλεηή ζπζθεπή είλαη επίζεο ζπλδεδεκέλε κε πνιιέο δηαθνξεηηθέο ηαπηφηεηεο. Η πην ζεκαληηθή είλαη ε δηεζλήο ηαπηφηεηα θνξεηνχ εμνπιηζκνχ (IMEI), ε νπνία είλαη κνλαδηθή γηα ηνλ θηλεηφ εμνπιηζκφ. Δπίζεο ππάξρεη ε δηεζλήο ηαπηφηεηα ζπλδξνκεηή θηλεηήο ηειεθσλίαο (IMSI), ε νπνία είλαη κνλαδηθή γηα ηελ UICC (Universal integrated circuit card) θαη ηελ USIM (Universal subscriber identity module). Σν IMSI (International mobile subscriber identity) είλαη κηα απφ ηηο παξακέηξνπο ηηο νπνίεο ν εηζβνιέαο ρξεηάδεηαη γηα λα θισλνπνηήζεη έλα θηλεηφ, γη' απηφ απνθεχγεηε ε κεηάδνζή ηεο θαηά κήθνο ηεο αζχξκαηεο δηεπαθήο φζν είλαη δπλαηφλ. Αληίζεηα, νη MME ζεξβηξίζκαηνο πξνζδηνξίδνπλ θάζε θηλεηφ ρξεζηκνπνηψληαο πξνζσξηλέο ηαπηφηεηεο, νη νπνίεο ελεκεξψλνληαη ζε ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα. Τπάξρνπλ ηξεηο ηχπνη πξνζσξηλήο ηαπηφηεηαο, νη νπνίεο εκθαλίδνληαη σο νη ζθηαζκέλεο ζηελ εηθφλα 8. Η M- πξνζσξηλή ηαπηφηεηα ζπλδξνκεηή θηλεηήο ηειεθσλίαο (M-TMSI) ε νπνία απνηειείηαη απφ 32 bit ηαπηνπνηεί κηα θηλεηή ζπζθεπή ζηελ MME πνπ ηελ ζεξβίξεη. Πξνζζέηνληαο ηνλ θσδηθφ ηεο MME έρεη σο απνηέιεζκα έλαλ θσδηθφ πνπ απνηειείηαη απφ 40 bit, ηελ S- πξνζσξηλή ηαπηφηεηα ζπλδξνκεηή θηλεηήο ηειεθσλίαο (S-TMSI), πνπ ηαπηνπνηεί ηελ θηλεηή ζπζθεπή ζηελ πεξηνρή ησλ MME. Σέινο, κε ηελ πξνζζήθε ηεο ηαπηφηεηαο ηεο νκάδαο ησλ MME ζηελ ηαπηφηεηα ηνπ δεκφζηνπ επίγεηνπ αζχξκαηνπ δηθηχνπ (PLMN) έρεη σο απνηέιεζκα ηελ πην ζεκαληηθή ηαπηφηεηα, ηελ παγθνζκίσο κνλαδηθή πξνζσξηλή ηαπηφηεηα (GUTI). [25] ηνίβα πξσηόθνιισλ αζύξκαηεο δηεπαθήο ηελ εηθφλα 9 θαίλεηαη ε ζηνίβα ησλ πξσηνθφιισλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ αζχξκαηε δηεπαθή, απφ ηελ ζθνπηά ηεο θηλεηήο ζπζθεπήο. Αο εμεηάζνπκε ηνλ πνκπφ. ην επίπεδν ηνπ ρξήζηε, ε εθαξκνγή δεκηνπξγεί παθέηα δεδνκέλσλ πνπ πθίζηαληαη επεμεξγαζία απφ ηα πξσηφθνιια, φπσο ηα TCP, UDP θαη IP, ελψ ζην επίπεδν ηνπ ειέγρνπ, ππάξρεη ην πξσηφθνιιν ειέγρνπ αζχξκαησλ πφξσλ, radio resource control (RRC), ην νπνίν γξάθεη ηα κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο πνπ αληαι- -18-

31 ιάζζνληαη κεηαμχ ηνπ ζηαζκνχ βάζεο θαη ηνπ θηλεηνχ. Καη ζηηο δχν πεξηπηψζεηο, ε πιεξνθνξία επεμεξγάδεηαη απφ ην πξσηφθνιιν παθέησλ δεδνκέλσλ ζχγθιηζεο (PDCP), ην πξσηφθνιιν ειέγρνπ αζχξκαηεο ζχλδεζεο (RLC) θαη ην πξσηφθνιιν medium access control (MAC), πξηλ πεξάζεη ζην θπζηθφ ζηξψκα γηα ηελ εθπνκπή ηεο. Σν θπζηθφ ζηξψκα απνηειείηαη απφ ηξία κέξε. Ο επεμεξγαζηήο ηνπ θαλαιηνχ κεηαθνξάο εθαξκφδεη ηηο δηαδηθαζίεο δηαρείξηζεο ζθαικάησλ, ελψ ν επεμεξγαζηήο θπζηθνχ θαλαιηνχ εθαξκφδεη ηηο ηερληθέο πνιππιεμίαο OFDMA, SC-FDMA. Σέινο, ν αλαινγηθφο επεμεξγαζηήο κεηαηξέπεη ηελ πιεξνθνξία ζε αλαινγηθή κνξθή, ηελ θηιηξάξεη ηελ κημάξεη κε έλαλ θνξέα ψζηε λα έρεη ηελ επηζπκεηή ζπρλφηεηα εθπνκπήο. Η ξνή ησλ πιεξνθνξηψλ κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ πξσηνθφιισλ γίλεηαη κέζσ θαλαιηψλ θαη είλαη γλσζηή σο ζήκα. Σα Γεδνκέλα θαη ηα κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο κεηαθέξνληαη κέζσ ινγηθψλ θαλαιηψλ κεηαμχ ησλ πξσηνθφιισλ RLC θαη MAC, κέζσ ησλ θαλαιηψλ κεηαθνξάο κεηαμχ ηνπ πξσηνθφιινπ MAC θαη ην θπζηθνχ ζηξψκαηνο θαη κέζσ θαλαιηψλ θπζηθψλ δεδνκέλσλ κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ επηπέδσλ ηνπ θπζηθνχ ζηξψκαηνο. Σν LTE ρξεζηκνπνηεί πνιιά δηαθνξεηηθά θαλάιηα φπσο ηα ινγηθά, κεηαθνξάο θαη ηα θπζηθά ηα νπνία δηαθξίλνληαη αλάινγα κε ην είδνο ηεο πιεξνθνξίαο πνπ θέξνπλ θαη ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν νη πιεξνθνξίεο έρνπλ επεμεξγαζηεί. ηνλ πνκπφ, ν επεμεξγαζηήο ηνπ θαλαιηνχ κεηαθνξάο δεκηνπξγεί επίζεο πιεξνθνξίεο ειέγρνπ νη νπνίεο ππνζηεξίδνπλ ρακεινχ επηπέδνπ ιεηηνπξγίεο ζην θπζηθφ ζηξψκα θαη ζηέιλεη πιεξνθνξίεο ζηνλ επεμεξγαζηή ηνπ θπζηθνχ ζηξψκαηνο κέζσ ησλ θαλαιηψλ θπζηθνχ ειέγρνπ. Η πιεξνθνξία ηαμηδεχεη ζην θαλάιη κεηαθνξάο ζην δέθηε, αιιά είλαη εληειψο αφξαηε ζε αλψηεξα ζηξψκαηα. Οκνίσο, ν επεμεξγαζηήο θπζηθνχ θαλαιηνχ δεκηνπξγεί θπζηθά ζήκαηα, ηα νπνία ππνζηεξίδνπλ ηηο ρακειφηεξνπ επηπέδνπ πηπρέο ηνπ ζπζηήκαηνο. Απηά ηαμηδεχνπλ ζην θπζηθφ θαλάιη ζην δέθηε, αιιά θαη πάιη είλαη αφξαηα ζε αλψηεξα ζηξψκαηα. [25] -19-

32 Δηθφλα 9: Αξρηηεθηνληθή ηεο ηνίβαο πξσηφθνιισλ αζχξκαηεο δηεπαθήο Δηθφλα 10: Λνγηθά θαλάιηα Λνγηθά θαλάιηα Η εηθφλα 10 παξαζέηεη ηα ινγηθά θαλάιηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ LTE. Γηαθξίλνληαη απφ ηηο πιεξνθνξίεο πνπ κεηαθέξνπλ θαη κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ ζε δχν ηξφπνπο. Πξψηνλ, ηα θαλάιηα ινγηθήο θίλεζεο κεηαθέξνπλ δεδνκέλα ζε επίπεδν ρξήζηε, ελψ ηα θαλάιηα ινγηθνχ ειέγρνπ αλαιακβάλνπλ ηελ κεηαθνξά κελπκάησλ ζεκαηνδν- -20-

33 ζίαο ζην επίπεδν ηνπ ειέγρνπ. Γεχηεξνλ, έρνπκε ηα απνθιεηζηηθά ινγηθά θαλάιηα, πνπ δηαηίζεληαη ζε κία ζπγθεθξηκέλε θηλεηή ζπζθεπή, ελψ ηα θνηλά ινγηθά θαλάιηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε πεξηζζφηεξεο απφ κία. Σν πην ζεκαληηθά ινγηθά θαλάιηα είλαη ηα θαλάιηα απνθιεηζηηθήο θίλεζεο (DTCH), ηα νπνία κεηαθέξνπλ δεδνκέλα απφ ή πξνο έλα θηλεηφ, θαη ηα απνθιεηζηηθά θαλάιηα ειέγρνπ (DCCH), ηα νπνία κεηαθέξνπλ ηελ κεγάιε πιεηνςεθία ησλ κελπκάησλ ζεκαηνδνζίαο. Γηα λα είλαη αθξηβέο, ην απνθιεηζηηθφ θαλάιη ειέγρνπ κεηαθέξεη φια ηα απνθιεηζηηθά κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο ζηνπο θνκηζηέο ζεκαηνδφηεζεο 1 θαη 2, γηα ηα θηλεηά πνπ βξίζθνληαη ζηελ θάζε Radio resource control _CONNECTED. Σν θαλάιη ειέγρνπ εθπνκπήο (BCCH) κεηαθέξεη RRC κελχκαηα πιεξνθνξίαο ζπζηήκαηνο, ηα νπνία κεηαδίδεη ν ζηαζκφο βάζεο ζε νιφθιεξε ηελ θπςέιε, γηα λα ελεκεξσζνχλ νη θηλεηέο ζπζθεπέο γηα ηνλ ηξφπν δηακφξθσζεο ηεο θπςέιεο. Απηά ηα κελχκαηα έρνπλ ρσξηζηεί ζε δχν άληζεο νκάδεο, νη νπνίεο αληηκεησπίδνληαη δηαθνξεηηθά απφ ηα ρακειφηεξα ζηξψκαηα. Σν θχξην κπινθ πιεξνθνξηψλ (MIB) κεηαθέξεη ζεκαληηθέο παξακέηξνπο, φπσο ην εχξνο δψλεο ηεο θαζνδηθήο δεχμεο, ελψ αξθεηέο πιεξνθνξίεο ζπζηήκαηνο (SIBs) κεηαθέξνληαη απφ ηα ππφινηπα κπινθ. Σν θαλάιη ειέγρνπ ζειηδνπνίεζεο(pcch) κεηαθέξεη κελχκαηα ζειηδνπνίεζεο, πνπ εθπέκπνληαη απφ ηνλ ζηαζκφ βάζεο εάλ επηζπκεί λα έξζεη ζε επαθή κε θηλεηά ηειέθσλα πνπ βξίζθνληαη ζε θάζε RRC_IDLE. Σν θνηλφ θαλάιη ειέγρνπ (CCCH) κεηαθέξεη κελχκαηα ζηνλ θνκηζηή ζεκαηνδνζίαο 0, γηα θηλεηά πνπ αιιάδνπλ απφ ηελ θάζε RRC_IDLE ζε RRC_CONNECTED θαηά ηελ δηαδηθαζία ηεο δεκηνπξγίαο ηεο RRC ζχλδεζεο. [25] Καλάιηα κεηαθνξάο Σα θαλάιηα κεηαθνξάο παξαηίζεληαη ζηελ εηθφλα 11. Γηαθξίλνληαη απφ ηνπο ηξφπνπο κε ηνπο νπνίνπο ηα ρεηξίδεηαη ν επεμεξγαζηήο ηνπ θαλαιηνχ κεηαθνξάο. Δηθφλα 11: Σα θαλάιηα κεηαθνξάο -21-

34 Σα πην ζεκαληηθά θαλάιηα κεηαθνξάο είλαη ηα θνηλφρξεζηα θαλάιηα αλνδηθήο δεχμεο (UL-SCH) θαη ηα θνηλφρξεζηα θαλάιηα θαζνδηθήο δεχμεο (DL-SCH), ηα νπνία κεηαθέξνπλ ηελ κεγάιε πιεηνςεθία ησλ δεδνκέλσλ θαη ησλ κελπκάησλ ζεκαηνδνζίαο κέζσ ηεο αζχξκαηεο δηεπαθήο. Σν θαλάιη ζειηδνπνίεζεο (PCH) κεηαθέξεη κελχκαηα ζειηδνπνίεζεο πνπ πξνεξρφηαλ απφ ην θαλάιη ζειηδνπνίεζεο ειέγρνπ. Σν θαλάιη κεηάδνζεο (ΒCH) κεηαθέξεη ην θπξίσο κπινθ πιεξνθνξηψλ ηνπ θαλαιηνχ έιεγρνπ κεηάδνζεο. Σα ππφινηπα κελχκαηα πιεξνθνξίαο ζπζηήκαηνο δηαρεηξίδνληαη απφ ηελ θνηλφρξεζηε θαζνδηθή δεχμε, ζαλ λα ήηαλ θαλνληθά δεδνκέλα θαζνδηθήο δεχμεο. Σν θαλάιη πνιιαπιήο δηαλνκήο (MCH) ήηαλ πιήξσο θαζνξηζκέλν ζηελ έθδνζε 8, δειαδή κεηέθεξε δεδνκέλα απφ ηελ ππεξεζία πνιπκέζσλ κεηάδνζεο/πνιιαπιεο δηαλνκήο. Ωζηφζν, δελ ρξεζηκνπνηνχληαλ ζηελ πξαγκαηηθφηεηα κέρξη ηελ εηζαγσγή ηεο ππεξεζίαο πνιπκέζσλ κεηάδνζεο /πνιιαπιήο δηαλνκήο ζηελ έθδνζε 9. Ο ζηαζκφο βάζεο ζπλήζσο ζρεδηάδεη ηηο κεηαδφζεηο κηαο θηλεηήο ζπζθεπήο, κε ηε ρνξήγεζε πφξσλ αλνδηθήο δεχμεο γηα κεηάδνζε ζε ζπγθεθξηκέλεο ρξνληθέο ζηηγκέο θαη ζε ζπγθεθξηκέλνπο ππφ-θνξείο (sub-carriers). Σν θαλάιη ηπραίαο πξνζπέιαζεο(rach) είλαη έλα εηδηθφ θαλάιη κέζσ ηνπ νπνίνπ ην θηλεηφ κπνξεί λα επηθνηλσλήζεη κε ην δίθηπν, ρσξίο θακίαο εθ ησλ πξνηέξσλ ζρεδίαζεο. Οη κεηαδφζεηο ηπραίαο πξνζπέιαζεο ζπληάζζνληαη απφ ην πξσηφθνιιν MAC ηεο θηλεηήο ζπζθεπήο θαη κπνξνχλ λα ηαμηδέςνπλ φζν θαη πξσηφθνιιν MAC ζην ζηαζκφ βάζεο, αιιά είλαη εληειψο αφξαηεο ζε πςειφηεξα επίπεδα. Οη θπξηφηεξεο δηαθνξέο κεηαμχ ησλ θαλαιηψλ κεηαθνξάο βξίζθεηαη ζηηο πξνζεγγίζεηο ηνπο ζηελ δηαρείξηζε ησλ ζθαικάησλ. Δηδηθφηεξα, ηα κνηξαδφκελα θαλάιηα αλνδηθήο δεχμεο θαη ηεο θαζνδηθήο δεχμεο είλαη ηα κφλα θαλάιηα κεηαθνξάο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηηο ηερληθέο ηεο απηφκαηεο αίηεζεο επαλάιεςεο θαη ηελ πβξηδηθή ARQ, θαη είλαη ηα κφλα θαλάιηα πνπ κπνξνχλ λα πξνζαξκφζνπλ ηνλ ξπζκφ θσδηθνπνίεζεο ζχκθσλα κε ηηο αιιαγέο ζην ιφγν ηνπ ιακβαλφκελνπ ζήκαηνο πξνο ηελ παξεκβνιή ζπλ ηνλ ζφξπβν (SINR). Σα άιια θαλάιηα κεηαθνξάο ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ηερληθή forward error correction (fec) θαη έρνπλ ζηαζεξφ ξπζκφ θσδηθνπνίεζεο. Οη ίδηεο ηερληθέο ρξεζηκνπνηνχληαη θαη γηα ηηο πιεξνθνξίεο ειέγρνπ. [25] -22-

35 Φπζηθά Καλάιηα δεδνκέλσλ Η εηθφλα 12 παξαζέηεη ηα θπζηθά θαλάιηα δεδνκέλσλ. Απηά δηαθξίλνληαη απφ ηνπο ηξφπνπο κε ηνπο νπνίνπο ν επεμεξγαζηήο θπζηθνχ θαλαιηνχ ηα δηαρεηξίδεηαη, θαη απφ ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν θαζνξίδνληαη ζηα ζχκβνια θαη ζηνπο ππφ-θνξείο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηελ πνιππιεμία OFDMA. Σα πην ζεκαληηθά θπζηθά θαλάιηα είλαη ηα κνηξαδφκελα θπζηθά θαλάιηα ηεο θαζφδνπ (PDSCH) θαη ηα κνηξαδφκελα θπζηθά θαλάιηα ηεο αλφδνπ (PUSCH).Σα PDSCH κεηαθέξνπλ δεδνκέλα θαη κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο απφ ην κνηξαδφκελν θαλάιη θαζφδνπ, θαζψο θαη κελπκάησλ ζειηδνπνίεζεο απφ ην θαλάιη ζειηδνπνίεζεο. Σν PUSCH κεηαθέξεη δεδνκέλα θαη κελχκαηα ζεκαηνδνζίαο απφ ην κνηξαδφκελν θαλάιη ηεο αλφδνπ θαη κεξηθέο θνξέο κπνξεί λα κεηαθέξεη ηηο πιεξνθνξίεο ειέγρνπ ηεο αλνδηθήο δεχμεο πνπ πεξηγξάθνληαη πνην θάησ. Σν θπζηθφ θαλάιη ξαδηνθσληθήο κεηάδνζεο (PBCH) κεηαδίδεη ην θχξην κέξνο ηεο πιεξνθνξίαο ηνπ θαλαιηνχ ηεο κεηάδνζεο, ελψ ην θπζηθφ θαλάιη ηπραίαο πξνζπέιαζεο (PRACH) κεηαθέξεη[25] Δηθφλα 12: Σα θαλάιηα θπζηθψλ δεδνκέλσλ ηηο κεηαδφζεηο ηπραίαο πξνζπέιαζεο απφ ην θαλάιη ηπραίαο πξνζπέιαζεο. Σν θπζηθφ θαλάιη Πνιιαπιήο δηαλνκήο (PMCH) είρε νξηζηεί πιήξσο ζηελ έθδνζε 8, σο κεηαθνξέαο ησλ ζηνηρείσλ απφ ην θαλάιη πνιιαπιήο δηαλνκήο, αιιά δελ ρξεζηκνπνηήζεθε κέρξη ηελ έθδνζε 9. Σα PDSCH θαη PUSCH είλαη ηα κφλα θπζηθά θαλάιηα ηα νπνία κπνξνχλ λα πξνζαξκφζνπλ ην ζχζηεκα δηακφξθσζεο ζχκθσλα κε ηηο αιιαγέο πνπ ζεκεηψλνληαη ζην SINR. Σα άιια θπζηθά θαλάιηα ρξεζηκνπνηνχλ έλα ζηαζεξφ ζχζηεκα δηακφξθσζεο, ζπλήζσο QPSK. ηελ Έθδνζε 8 ηνπ LTE, ην PDSCH είλαη ην κφλν θπζηθφ θαλάιη πνπ ρξεζηκνπνηεί ηηο ηερληθέο ηεο ρσξηθήο πνιππιεμίαο (ρξήζε πνιιψλ θεξαηψλ ζε εθπνκπφ θαη δέθηε γηα κεγαιχηεξε κεηαθνξά δεδνκέλσλ) θαη ηνπ beamforming (ρξήζε πνιιψλ θεξαηψλ θαηεπζπληηθά γηα κεγαιχηεξε θάιπςε), ή ηελ ηερληθή ηεο δηαίξεζεο θιε- -23-

36 ηζηνχ βξφρνπ (ειαρηζηνπνίεζε ησλ δηαιείςεσλ κε ηελ ρξήζε δπν ή παξαπάλσ θεξαηψλ). Σα άιια θαλάιηα απνζηέιινληαη απφ κηα εληαία θεξαία, ή κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ηελ ηερληθή ηεο δηαίξεζεο αλνηρηνχ βξφγρνπ ζηελ πεξίπησζε ηεο ιήςεο. Γηα κηα αθφκε θνξά, νη ίδηνη πεξηνξηζκνί ηζρχνπλ γηα ην θπζηθφ έιεγρν θαλαιηψλ πνπ ζα παξαθάησ ιίζηα Πιεξνθνξία ειέγρνπ Ο επεμεξγαζηήο ηνπ θαλαιηνχ κεηαθνξάο ζπγθεληξψλεη πνιιψλ εηδψλ πιεξνθνξίεο ειέγρνπ, γηα ηελ ππνζηήξημε ηνπ ρακεινχ επηπέδνπ ιεηηνπξγίαο ηνπ θπζηθνχ ζηξψκαηνο. Απηά παξαηίζεληαη ζηελ εηθφλα 13. Η πιεξνθνξία ειέγρνπ αλφδνπ (UCI) πεξηέρεη πνιιά πεδία. Σα Τβξηδηθά αλαγλσξηζηηθά ARQ είλαη ηα αλαγλσξηζηηθά ηεο θηλεηήο ζπζθεπήο γηα ηηο κεηαδφζεηο ηνπ ζηαζκνχ βάζεο ζην κνηξαδφκελν θαλάιη ιήςεο. Ο δείθηεο πνηφηεηαο θαλαιηνχ(cqi) πεξηγξάθεη ην ιακβαλφκελν SINR σο ζπλάξηεζε ηεο ζπρλφηεηαο γηα ηελ ππνζηήξημε ηνπ πξνγξακκαηηζκνχ πνπ εμαξηάηε απφ ηηο ζπρλφηεηεο, ελψ ν δείθηεο ηνπ πηλάθα precoding(pmi) θαη ν δείθηεο ζεηξάο (RI) ππνζηήξημαλ ηελ ρξήζε Δηθφλα13: πιεξνθνξίεο έιεγρνπ ηεο ρσξηθήο πνιππιεμίαο. πιινγηθά, ν δείθηεο πνηφηεηαο θαλαιηνχ, ν δείθηεο πηλάθα precoding θαη ν δείθηεο ζεηξάο είλαη γλσζηά σο δεισηηθέο πιεξνθνξίεο θαλαιηνχ (CSI), αλ θαη ν φξνο απηφο δελ εκθαλίδεηαη ζε πξνδηαγξαθέο πξηλ ηελ έθδνζε 10. Σέινο, ην θηλεηφ ζηέιλεη κηα αίηεζε πξνγξακκαηηζκνχ (SR) εάλ επηζπκεί λα κεηαδψζεη δεδνκέλα ζην κνηξαδφκελν θπζηθφ θαλάιη αλφδνπ (PUSCH), αιιά δελ έρεη ηνπο πφξνπο γηα λα ην πξάμεη. [25] -24-

37 Η πιεξνθνξία ειέγρνπ ηεο θαζφδνπ (DCI) πεξηέρεη ηα πεξηζζφηεξα πεδία γηα ηνλ έιεγρν ηεο θαζφδνπ. Υξεζηκνπνηψληαο εληνιέο πξνγξακκαηηζκνχ θαη πξνγξακκαηηζκέλεο αλαζέζεηο, ν ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα πξνεηδνπνηήζεη ην θηλεηφ γηα ηηο επηθείκελεο κεηαδφζεηο ζην θνηλφ θαλάιη ηεο θαηεξρφκελεο δεχμεο θαη ηνπ αλαζέηεη πφξνπο γηα κεηάδνζε ζην θνηλφ θαλάιη ηεο αλφδνπ. Με ηηο πιεξνθνξίεο ειέγρνπ ηεο θαζφδνπ κπνξεί επίζεο λα πξνζαξκνζηεί ε ηζρχο κε ηελ νπνία ην θηλεηφ κεηαδίδεη θαη πνην ζπγθεθξηκέλα απηφ ην θάλνπλ εληνιέο ειέγρνπ ηεο ηζρχνο. Οη άιιεο νκάδεο ησλ πιεξνθνξηψλ ειέγρνπ είλαη ιηγφηεξν ζεκαληηθέο. Οη δείθηεο εληνιψλ θφξκαο (CFIs) ελεκεξψλνπλ ηα θηλεηά ηειέθσλα ζρεηηθά κε ηελ νξγάλσζε ησλ δεδνκέλσλ θαη ηνπ ειέγρνπ ησλ πιεξνθνξηψλ ζηελ δεχμε θαζφδνπ, ελψ νη πβξηδηθνί δείθηεο ησλ απηνκάησλ επαλαιακβαλφκελσλ αηηήζεσλ (HI ARQ)είλαη είλαη νη επηβεβαηψζεηο ηεο αλνδηθήο δεχμεο ησλ θηλεηψλ ηειεθψλσλ ζην UL-SCH, πνπ ρξεζηκνπνηεί ν ζηαζκφο βάζεο Φπζηθά Καλάιηα έιεγρνπ Σα θπζηθά θαλάιηα ειέγρνπ παξαηίζεληαη ζηελ εηθφλα 14. Γηα ηελ δεχμε θαζφδνπ, ππάξρεη αληηζηνίρεζε έλα-πξνο-έλα κεηαμχ ησλ θπζηθψλ θαλαιηψλ ειέγρνπ θαη ηνπ ειέγρνπ πιεξνθνξηψλ πνπ αλαθέξνληαη παξαθάησ. Γη απηφλ ηνλ ιφγν, ην θπζηθφ θαλάιη ηεο θαζφδνπ ειέγρνπ (PDCCH) πεξηέρεη ηελ πιεξνθνξία ειέγρνπ ηεο θαζφδνπ, ην θπζηθφ θαλάιη ειέγρνπ δείθηε θφξκαο (PCFICH) πεξηέρεη ηνπο δείθηεο ηνπ ειέγρνπ ηεο θφξκαο θαη ην θαλάιη πβξηδηθψλ δεηθηψλ ησλ απηνκάησλ επαλαιακβαλφκελσλ αηηήζεσλ(phich) πεξηέρεη ηνπο πβξηδηθνχο δείθηεο ησλ απηνκάησλ επαλαιακβαλφκελσλ αηηήζεσλ. Σν θπζηθφ θαλάιη ειέγρνπ δεχμεο θαζφδνπ (R- PDCCH) ππνζηεξίδεη ηε ρξήζε ηεο κεηεγθαηάζηαζεο θαη εηζήρζε γηα πξψηε θνξά ζηελ έθδνζε 10. Οη πιεξνθνξίεο ειέγρνπ αλνδηθήο δεχμεο απνζηέιιεηαη ζην θπζηθφ κνηξαδφκελν θαλάιη αλφδνπ (PUSCH) εάλ ην θηλεηφ εθπέκπεη δεδνκέλα αλνδηθήο δεχμεο ηαπηφρξνλα θαη ζην θπζηθφ θαλάιη έιεγρνπ αλφδνπ (PUCCH) δηαθνξεηηθά. Σα θαλάιηα PUSCH θαη PUCCH κεηαδίδνληαη ζε δηαθνξεηηθέο νκάδεο ππφ-θνξέσλ, έηζη ψζηε απηή ε δηάηαμε δηαηεξεί ηνλ κνλφ θνξέα ηεο αλνδηθήο δεχμεο, ζχκθσλα κε ηηο απαηηήζεηο ηεο SC- FDMA. [25] -25-

38 Δηθφλα 14: θπζηθά θαλάιηα έιεγρνπ Η ηειηθέο ξνέο ησλ δεδνκέλσλ ησλ είλαη ηα δεδνκέλα σο θπζηθά ζήκαηα, ηα νπνία βξίζθνληαη ζην ρακειφηεξν επίπεδν ιεηηνπξγίαο ηνπ θπζηθνχ ζηξψκαηνο. Απηά παξαηίζεληαη ζηελ εηθφλα 15. ηελ αλνδηθή δεχμε, ε θηλεηή ζπζθεπή εθπέκπεη ην ζήκα α- λαθνξάο απνδηακφξθσζεο (DRS) ηαπηφρξνλα κε ην θπζηθφ κνηξαδφκελν θαλάιη αλνδηθήο δεχμεο (PUSCH) θαη ην θπζηθφ θαλάιη ειέγρνπ αλνδηθήο δεχμεο (PUCCH), σο κηα θάζε αλαθνξάο γηα ρξήζε ζηελ εθηίκεζε θαλαιηνχ. Μπνξεί επίζεο λα κεηαδψζεη ην ερεηηθφ ζήκα αλαθνξάο (SRS) ην νπνίν είλαη κεξηθέο θνξέο δηακνξθσκέλν απφ ην ζηαζκφ βάζεο, σο ηζρχο αλαθνξάο γηα ηελ ππνζηήξημε ηνπ πξνγξακκαηηζκνχ πνπ ε- μαξηάηε απφ ηηο ζπρλφηεηεο. Δηθφλα 15: θπζηθά ζήκαηα Ο ζηαζκφο βάζεο επίζεο εθπέκπεη δπν άιια θπζηθά ζήκαηα, ηα νπνία βνεζάλε ηελ θηλεηή ζπζθεπή λα πξνζδηνξίζεη ηνλ ζηαζκφ βάζεο κεηά απφ ηνλ εληνπηζκφ ζηελ πξψηε ελεξγνπνίεζε. Απηά είλαη γλσζηά σο πξσηεχνλ ζήκα ζπγρξνληζκνχ (PSS) θαη δεπηεξεχνλ ζήκα ζπγρξνληζκνχ (SSS). [25] -26-

39 Ρνέο δεδνκέλσλ Η εηθφλα 16 δείρλεη ηηο ξνέο δεδνκέλσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ δεχμε αλφδνπ ηνπ LTE.Η εηθφλα 17 δείρλεη ηηο ξνέο δεδνκέλσλ ζηελ δεχμε θαζφδνπ ηνπ LTE Δηθνλα16: ξνέο δεδνκέλσλ δεχμεο αλφδνπ Δηθφλα 17: ξνέο δεδνκέλσλ δεχμεο θαζφδνπ -27-

40 3 LTE ADVANCED 3.1 Γεληθά γηα ην LTE Advanced Η έθδνζε 10 εληζρχεη ηηο δπλαηφηεηεο ηνπ LTE, γηα λα θαηαζηήζεη ηελ ηερλνινγία ζπκβαηή κε ηηο απαηηήζεηο ηεο Γηεζλνχο Έλσζεο Σειεπηθνηλσληψλ νη νπνίεο νλνκάδνληαη IMT-Advanced. Σν πξνθχπηνλ ζχζηεκα είλαη γλσζηφ σο LTE Advanced. Σν θεθάιαην απηφ θαιχπηεη ηα λέα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ LTE Advanced, εζηηάδνληαο ζηε ζπλάζξνηζε ησλ θεξφλησλ ζεκάησλ, ηε κεηεγθαηάζηαζε θαη ηηο βειηηψζεηο ζηε κεηάδνζε κε πνιιαπιέο θεξαίεο ζηελ αλνδηθή θαη ζηελ θαζνδηθή δεχμε. Θα εμεηαζηνχλ επίζεο νη λέεο δπλαηφηεηεο πνπ κειεηψληαη γηα ηελ έθδνζε 11 θαη άλσ. ην κεγαιχηεξν κέξνο ηνπο, νη βειηηψζεηο ηεο έθδνζεο 10 έρνπλ ζρεδηαζηεί ψζηε λα είλαη ζπκβαηέο κε ηελ έθδνζε 8. Έηζη, έλαο ζηαζκφο βάζεο Σχπνπ 10 κπνξεί λα ε- ιέγμεη έλα θηλεηφ πνπ αλήθεη ζηελ έθδνζε 8, ζπλήζσο ρσξίο απψιεηα απφδνζεο θαη έλαο ζηαζκφο βάζεο ηχπνπ 8 κπνξεί λα ειέγμεη έλα θηλεηφ πνπ αλήθεη ζηελ έθδνζε 10. ηηο ιίγεο πεξηπηψζεηο φπνπ ππάξρεη απψιεηα ηεο απφδνζεο, ε απψιεηα αχηε έρεη πεξηνξηζηεί ζην ειάρηζην.[16,19,21] [25] 3.2 Βαζηθέο αξρέο ιεηηνπξγίαο Ο απψηεξνο ζηφρνο ηνπ LTE-Advanced είλαη λα ππνζηεξίμεη ην κέγηζην εχξνο δψλεο ησλ 100 MHz. Απηφ φκσο είλαη έλα εμαηξεηηθά κεγάιν εχξνο δψλεο, ην νπνία είλαη ζρεδφλ απίζαλν λα είλαη δηαζέζηκν σο κηα ζπλερφκελε θαηαλνκή ηνπιάρηζηνλ ζην ά- κεζν κέιινλ. Γηα ηελ αληηκεηψπηζε απηνχ ηνπ πξνβιήκαηνο, ην LTE Advanced επηηξέπεη ζε έλα θηλεηφ λα κεηαδίδεη θαη λα ιακβάλεη έσο θαη πέληε δηαθνξεηηθά θέξνληα (CCs), θαζέλα απφ ηα νπνία έρεη έλα κέγηζην εχξνο δψλεο ησλ 20 MHz. Απηή ε ηερληθή είλαη γλσζηή σο ζπλάζξνηζε θεξφλησλ (CA). Τπάξρνπλ ηξία πηζαλά ζελάξηα, φπσο θαίλεηαη ζηελ εηθφλα 18. ηελ inter-band ζπλάζξνηζε, νη θνξείο βξίζθνληαη ζε δηαθνξεηηθέο δψλεο ζπρλνηήησλ (κπάληεο). Απηφ είλαη ην πην δχζθνιν ζελάξην, γηαηί ην θηλεηφ κπνξεί λα απαηηνχλ δηαθνξεηηθά ξάδηνεμαξηήκαηα γηα λα ζηεξίμνπλ θάζε κπάληα θαη ιφγσ ηνπ φηη ε πεξηνρή θάιπςεο ηεο θάζε θπςέιεο ζε θάζε κπάληα κπνξεί λα είλαη πνιχ δηαθνξεηηθή. Σα θέξνληα ζήκαηα -28-

41 ρσξίδνληαη απφ έλα πνιιαπιάζην ησλ 100 khz, ην νπνίν είλαη ε ζπλήζεο απφζηαζε ησλ θεξφλησλ ζην LTE. Δηθφλα 18: Πηζαλά ζελάξηα ζπλάζξνηζεο θεξφλησλ ηε κε ζπλερφκελε intra-band ζπλάζξνηζε, ηα θέξνληα ζήκαηα είλαη ζηελ ίδηα δψλε ζπρλνηήησλ. Απηφ απαιείθεη νξηζκέλεο απφ ηηο δπζθνιίεο πνπ πξναλαθέξζεθαλ, θαη απινπνηεί ηνλ ζρεδηαζκφ ηνπ θηλεηνχ θαη ηνπ δηθηχνπ. ηελ ζπλερφκελε intra-band ζπλάζξνηζε, ηα θέξνληα είλαη ζηελ ίδηα δψλε θαη είλαη ην έλα δίπια ζην άιιν. Σα θέξνληα ρσξίδνληαη απφ έλα πνιιαπιάζην ησλ 300 khz, ην νπνίν είλαη απαξαίηεην γηα ηελ νξζνγσληφηεηα ησλ ζεκάησλ, έηζη ψζηε ηα δηάθνξα θέξνληαη λα είλαη νξζνγψληα κεηαμχ ηνπο θαη λα κελ ππάξρνπλ παξεκβνιέο κεηαμχ ηνπο. [20,22] [25] Τπάξρνπλ δχν πεξηνξηζκνί. Όηαλ ην θέξνλ ρξεζηκνπνηεί ηελ ηερληθή ηεο δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο, νη θαηαλνκέο εχξνπο γηα ηελ αλεξρφκελε θαη θαηεξρφκελε δεχμε κπνξεί λα είλαη δηαθνξεηηθέο, αιιά ν αξηζκφο ησλ θεξφλησλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ θαηεξρφκελε δεχμε είλαη πάληα κεγαιχηεξνο ή ίζνο κε ηνλ αξηζκφ πνπ ρξεζηκν- -29-

42 πνηείηαη ζηελ αλεξρφκελε δεχμε. ηελ ηερληθή ηεο δηπιεμίαο δηαίξεζεο ρξφλνπ, θάζε θέξνλ ρξεζηκνπνηεί ηελ ίδηα δηακφξθσζε, έηζη ψζηε λα θαηαλέκεη ηα ππφ-θέξνληα ηνπ ζηελ αλεξρφκελε θαη θαηεξρφκελε δεχμε κε ηνλ ίδην ηξφπν. Σα θέξνληα ζήκαηα νξγαλψλνληαη ζε κηα πξσηεχνπζα θπςέιε (PCell) θαη ζε κέρξη ηέζζεξηο δεπηεξεχνπζεο θπςέιεο (SCells). Η πξσηεχνπζα θπςέιε πεξηέρεη έλα θέξνλ ζήκα ζε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο ρξφλνπ, ή έλα downlink θέξνλ ζήκα θαη έλα uplink θέξνλ ζήκα ζε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο. Υξεζηκνπνηείηαη δειαδή κε ηνλ ίδην αθξηβψο ηξφπν φπσο κηα θπςέιε ζηελ έθδνζε 8 γηα ινγνχο ζπκβαηφηεηαο. Οη δεπηεξεχνπζεο θπςέιεο ρξεζηκνπνηνχληαη κφλν απφ θηλεηά ζηελ ιεηηνπξγία RRC_CONNECTED θαη πξνζηίζεληαη ή αθαηξνχληαη κέζσ ζπγθεθξηκέλσλ κελπκάησλ ζεκαηνδνζίαο. Κάζε δεπηεξεχνπζα θπςέιε πεξηέρεη έλα θέξνλ ζηε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο ρξφλνπ, ή έλα downlink θέξνλ θαη πξναηξεηηθά έλα uplink θέξνλ ζε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο. Η πλάζξνηζε θεξφλησλ επεξεάδεη κφλν ην θπζηθφ ζηξψκα θαη ην πξσηφθνιιν ειέγρνπ πξφζβαζεο κέζνπ (MAC) γηα ηε δηεπαθή αέξα, θαη ηα πξσηνθνιιά ζεκαηνδνζίαο Radio resource control, X2 application protocol θαη S1 application protocol. Γελ ππάξρνπλ επηπηψζεηο ζην πξσηφθνιιν ειέγρνπ ξαδηνδεχμεο ή ζην πξσηφθνιιν παθέησλ δεδνκέλσλ ζχγθιηζεο θαη δελ ππάξρεη θακία επίπησζε γηα ηηο κεηαθνξέο δεδνκέλσλ ζην ζηαηηθφ δίθηπν. 3.3 Γπλαηόηεηεο ηεο δηεπαθήο ρξήζηε Σειηθά, ε ζπλάζξνηζε θεξφλησλ ζα επηηξέςεη ζην θηλεηφ ηε κεηάδνζε θαη ιήςε ρξεζηκνπνηψληαο πέληε θέξνληα ζε κηα πνηθηιία δσλψλ ζπρλνηήησλ. Απηφ γίλεηαη απφ κηα εληαία θαηεγνξία UE, ηελ θαηεγνξία 8, ε νπνία ππνζηεξίδεη ξπζκφ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ ηεο ηάμεο ησλ 3000 Mbps ζηελ θαζνδηθή δεχμε θαη 1500 Mbps ζηελ αλνδηθή δεχμε. Παξά ην γεγνλφο απηφ, έλα θηλεηφ ηεο θαηεγνξίαο 8 δελ ρξεηάδεηαη λα ππνζηεξίμεη θάζε ραξαθηεξηζηηθφ ηεο θαηεγνξίαο 8 θαη δελ ρξεηάδεηαη λα ππνζηεξίμεη έλα ηφζν πςειφ ξπζκφ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ. Αλη 'απηνχ, ην θηλεηφ δειψλεη ηελ ππνζηήξημή ηνπ γηα κεκνλσκέλεο δπλαηφηεηεο σο κέξνο ησλ δπλαηνηήησλ ηνπ ζηελ δηεπαθή ρξήζηε. Δπηπιένλ, ε 3GPP δελ έρεη εηζαγάγεη άκεζα ηελ πιήξε ππνζηήξημε γηα ηελ θαηεγνξία 8. Αλη 'απηνχ, ε έθδνζε 10 ππνζηεξίδεη κφλν κεξηθά απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο. -30-

43 Τπάξρνπλ δχν πηπρέο ζε φζα πξναλαθέξζεθαλ. Πξψηνλ, νη πξνδηαγξαθέο ππνζηεξίδνπλ κφλν ηελ ζπλάζξνηζε θεξφλησλ ζε πεξηνξηζκέλν αξηζκφ δσλψλ ζπρλνηήησλ. Απηφ πεξηνξίδεη ηελ πνιππινθφηεηα ησλ πξνδηαγξαθψλ, δηφηη νξηζκέλεο απφ ηηο απαηηήζεηο ξαδηνζπρλνηήησλ πξέπεη λα θαζνξίδνληαη μερσξηζηά γηα θάζε ζπλδπαζκφ κπαληψλ ή κπάληα. Η έθδνζε 10 ππνζηεξίδεη ηελ ζπλερφκελε intra-band ζπλάζξνηζε ζηελ δψλε δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο 1 ( MHZ γηα ηελ αλνδηθή δεχμε θαη MHZ γηα ηελ θαζνδηθή δεχμε) θαη ηελ κπάληα δηπιεμίαο δηαίξεζεο ρξφλνπ 40 ( MHz) θαη επίζεο ππνζηεξίδεη ηελ ζπλάζξνηζε inter-band ζηηο δψλεο δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο 1 θαη 5 ( MHz γηα ηελ αλνδηθή δεχμε θαη MHz γηα ηελ θαζνδηθή δεχμε). ηα πιαίζηα ησλ δπλαηνηήησλ ηνπ, έλα θηλεηφ δειψλεη πνηα κπάληα θαη πνηνχο ζπλδπαζκνχο κπαληψλ ππνζηεξίδεη. [25] Γεχηεξνλ, έλα θηλεηφ δειψλεη ηελ ηθαλφηεηα γλσζηή σο θιάζε εχξνπο δψλεο ζπλάζξνηζεο θέξνληνο (CA bandwidth) γηα θάζε ππνζηεξηδφκελε κπάληα ή ζπλδπαζκνχο κπαληψλ. Η θιάζε εχξνπο δψλεο ζπλάζξνηζεο θέξνληνο, δειψλεη ηνλ αξηζκφ ησλ θεξφλησλ πνπ ππνζηεξίδεη ην θηλεηφ θαη ην ζπλνιηθφ αξηζκφ ησλ block πφξσλ πνπ κπνξεί λα ρεηξηζηεί. Η εηθφλα 19 παξαζέηεη ηηο θιάζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ην LTE Advanced. Η έθδνζε 10 ππνζηεξίδεη ην κέγηζην ησλ 200 κπινθ πφξσλ ζηα δπν θέξνληα ζήκαηα κε ηε ρξήζε ηεο θιάζεο C, ελψ νη θιάζεηο D,E,F είλαη δεζκεπκέλεο γηα κειινληηθέο εθδφζεηο. Δηθφλα 19: θιάζεηο εχξνπο δψλεο ζπλάζξνηζεο θέξνληνο Η ζπλάζξνηζε ησλ θεξφλησλ δελ επεξεάδεη ηελ κεηάδνζε δεδνκέλσλ ζηελ θαηεξρφκελε δεχμε, επεξεάδεη φκσο θάπνηεο θνξέο ηελ αλνδηθή δεχμε. ηελ έθδνζε 8, ην θηλεηφ ρξεζηκνπνηεί ηελ ηερληθή ηεο πνιιαπιήο πξφζβαζεο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο κνλνχ θέξνληνο (SC-FDMA), ε νπνία πξνυπνζέηεη φηη ην θηλεηφ εθπέκπεη ζε έλα ζπλερφκελν κπινθ ππφ-θεξφλησλ. ηελ έθδνζε 10, ε ππφζεζε απηή δελ είλαη πιένλ έγθπξε: -31-

44 αλη 'απηνχ, ην θηλεηφ ρξεζηκνπνηεί κηα πην γεληθή ηερληθή γλσζηή σο discrete Fourier transform spread orthogonal frequency division multiple access (DFT-S-OFDMA). Απηή ε ηερληθή πνιιαπιήο πξφζβαζεο είλαη ε ίδηα κε ηελ SC-FDMA, εθηφο απφ ην φηη ππνζηεξίδεη κεηάδνζε κε αζπλερή θαηαλνκή ησλ ππφ-θεξφλησλ. [22] [25] Γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο λέαο ηερληθήο πνιιαπιήο πξφζβαζεο, πξνζδίδνληαη ζηηο πξνδηαγξαθέο δπν θαηλνχξηεο ηερληθέο. Πξψηνλ, έλα θηλεηφ κπνξεί λα κεηαδψζεη θάζε θέξνλ ρξεζηκνπνηψληαο ππφ-θνξέξνληα πνπ νκαδνπνηνχληαη ζε δχν κπινθ, αληί γηα έλα. Απηέο νη κεηαδφζεηο πξνγξακκαηηζκέλε ρξεζηκνπνηψληαο έλα λέν ζχζηεκα θαηαλνκήο ησλ πφξσλ αλεξρφκελεο δεχμεο, πνπ είλαη γλσζηή σο ηχπνο 1. Γεχηεξνλ, έλα θηλεηφ κπνξεί λα κεηαδίδεη ζην PUCCH θαη ζην PUSCH ηαπηφρξνλα. Καη νη δχν ιεηηνπξγίεο είλαη πξναηξεηηθέο γηα ην θηλεηφ, ην νπνίν δειψλεη ηελ ππνζηήξημή ηνπο ζηα πιαίζηα ησλ δπλαηνηήησλ ηνπ. Η κέγηζηε ηζρχο εμφδνπ ελφο θηλεηνχ είλαη πςειφηεξε φηαλ ρξεζηκνπνηείηαη DFT- S-OFDMA απφ φ, ηη φηαλ ρξεζηκνπνηεί SC-FDMA. Απηφ ζέηεη κεγαιχηεξεο απαηηήζεηο ζηνλ εληζρπηή ηζρχνο ηνπ θηλεηνχ, θάηη πνπ απμάλεη ην θφζηνο ηνπ εληζρπηή θαη ηελ θαηαλάισζε ηζρχνο ηεο αλνδηθήο δεχμεο. 3.4 Αλαηξνθνδόηεζε αλνδηθήο θαη θαζνδηθήο δεύμεο Η ζπλάζξνηζε ησλ θεξφλησλ νδεγεί ζε θάπνηεο αιιαγέο ζηε κεηάδνζε ησλ πιεξνθνξηψλ ειέγρνπ αλνδηθήο δεχμεο. Σν πην ζεκαληηθφ είλαη φηη ην θηλεηφ κεηαδίδεη κφλν ζην PUCCH ζηελ πξσηεχνπζα θπςέιε. Ωζηφζν, έρεη θαη ηελ δπλαηφηεηα λα ζηείιεη πιεξνθνξίεο ειέγρνπ άλσ δεχμεο ρξεζηκνπνηψληαο ην PUSCH ζηελ πξσηεχνπζα θπςέιε ή ζηηο δεπηεξεχνπζεο. [25] Αλ ην θηλεηφ πξέπεη λα ζηείιεη πβξηδηθά αλαγλσξηζηηθά απηφκαηνπ επαλαιακβαλφκελνπ αηηήκαηνο (ARQ) ζην ζηαζκφ βάζεο, ηφηε ηα νκαδνπνηεί ζε έλα εληαίν θέξνλ. Όηαλ ρξεζηκνπνηείηε ην PUCCH, κπνξεί λα ζηείιεη ηα αλαγλσξηζηηθά κε δχν ηξφπνπο. Ο πξψηνο είλαη λα ηα κεηαδψζεη κε ηελ ρξήζε πνιιψλ πφξσλ ηνπ PUCCH ρξεζηκνπνηψληαο ηε κνξθή PUCCH 1b, κε παξφκνην ηξφπν πνπ ζα ρξεζηκνπνηνχζε ηελ πνιππιεμία ησλ απαληήζεσλ ACK/NACK ζε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο ρξφλνπ. Ο δεχηεξνο ηξφπνο είλαη λα ρξεζηκνπνηήζεη ηελ κνξθή PUCCH 3. Απηή ε κνξθή αλαιακβάλεη ηελ ηαπηφρξνλε κεηάδνζε κέρξη θαη 10 bits πβξηδηθψλ αηηεκάησλ ARQ ζε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο θαη 20 ζηε ιεηηνπξγία δηπιεμίαο δηαίξεζεο -32-

45 ρξφλνπ, καδί κε έλα πξναηξεηηθφ bit πξνγξακκαηηζκνχ, ρξεζηκνπνηψληαο πφξνπο ζε κνξθή δεπγψλ κπινθ πνπ είλαη θνηλνί γηα πέληε θηλεηά. Δηθφλα 20: Μνξθέο PUCCH [7] Η ζπλάζξνηζε θεξφλησλ εηζάγεη κεξηθέο άιιεο αιιαγέο ζην θπζηθφ επίπεδν θαη ηηο δηαδηθαζίεο ηνπ MAC. Όπσο πξναλαθέξζεθε, ν ζηαζκφο βάζεο πξνζζέηεη θαη αθαηξεί δεπηεξεχνπζεο θπςέιεο ρξεζηκνπνηψληαο εηδηθά κελχκαηα, ηα RRC κελχκαηα Αλαδηάξζξσζεο ζχλδεζεο. Δπηπιένλ, κπνξεί γξήγνξα λα ελεξγνπνηήζεη θαη λα απελεξγνπνηήζεη κία δεπηεξεχνπζα θπςέιε ζηέιλνληαο έλα ζηνηρείν ειέγρνπ Δλεξγνπνίεζεο / Απελεξγνπνίεζεο MAC πξνο ην θηλεηφ. Όπσο θαη πξηλ, ν ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα ειέγμεη ηελ ηζρχ ησλ κεηαδφζεσλ ελφο θηλεηνχ ζην PUSCH ρξεζηκνπνηψληαο ηηο κνξθέο DCI 0, 3 θαη 3Α. ην LTE Advanced, θάζε θέξνλ ζήκα έρεη έλα μερσξηζηφ βξφρν ειέγρνπ ηζρχνο. Όηαλ ρξεζηκνπνηείηε ε κνξθή DCI 0, ν ζηαζκφο βάζεο πξνζδηνξίδεη ην θέξνλ ρξεζηκνπνηψληαο ην πεδίν δείθηε θέξνληνο. ηελ πεξίπησζε ησλ κνξθψλ 3 θαη 3Α, απνδίδεη κηα δηαθνξεηηθή ηηκή ηνπ TPC-Pusch-RNTI (Transmit power control- PUSCH - Radio network temporary identifier) ζε θάζε θέξνλ θαη ρξεζηκνπνηεί ηελ ηηκή απηή σο ζηφρν ηεο εληνιήο ειέγρνπ ηζρχνο. [25] 3.5 Γηαδηθαζίεο δηαρείξηζεο ειέγρνπ πόξσλ (RRC) Η ζπλάζξνηζε θεξφλησλ εηζάγεη κεξηθέο αιιαγέο ζηηο δηαδηθαζίεο δηαρείξηζεο ε- ιέγρνπ πφξσλ (RRC), αιιά δελ είλαη πνιιέο. ε RRC_IDLE θαηάζηαζε, ην θηλεηφ πξαγκαηνπνηεί ηελ επηινγή θαη ηελ επαλεπηινγή ηεο θπςέιεο ρξεζηκνπνηψληαο κία θπςέιε θάζε θνξά, φπσο θαη πξηλ. Η δηαδηθαζία ξχζκηζεο ζχλδεζεο RRC είλαη ακεηάβ- -33-

46 ιεηε επίζεο : ζην ηέινο ηεο δηαδηθαζίαο, ην θηλεηφ επηθνηλσλεί κφλν κε ηελ πξσηεχνπζα θπςέιε. Μφιηο ην θηλεηφ είλαη ζε RRC_CONNECTED θαηάζηαζε, ν ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα πξνζζέζεη ή λα αθαηξέζεη δεπηεξεχνπζεο θπςέιεο ρξεζηκνπνηψληαο εηδηθά κελχκαηα RRC Αλαδηακφξθσζεο ζχλδεζεο. ηελ RRC_CONNECTED θαηάζηαζε, ηα θηλεηά κεηξνχλ ηελ ηζρχ ιήςεο ησλ γεηηνληθψλ θπςειψλ κε ηνλ ίδην ηξφπν φπσο θαη πξηλ. Η θπςέιε πνπ εμππεξεηεί αληαπνθξίλεηαη ζηελ πξσηεχνπζα θπςέιε ζηα «γεγνλφηα» κέηξεζεο Α3, Α5 θαη Β2. Δπίζεο απνζηέιιεη ηα γεγνλφηα είηε ζηελ πξσηεχνπζα είηε ζε θάπνηα δεπηεξεχνπζα θπςέιε ζηα γεγνλφηα κέηξεζεο Α1 θαη Α2. Τπάξρεη επίζεο έλα λέν γεγνλφο κέηξεζεο, ην Α6, θαηά ην νπνίν ην θηλεηφ αλαθέξεη εάλ ε ηζρχο απφ κηα γεηηνληθή θπςέιε αλεβαίλεη αξθεηά πάλσ απφ ηε ηζρχ ιήςεο απφ κίαο άιιεο δεπηεξεχνπζαο θπςέιεο. Ο ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη απηή ηελ κέηξεζε γηα λα ελεξγνπνηήζεη κηα αιιαγή δεπηεξεχνπζαο θπςέιεο. Δηθφλα 21: «γεγνλφηα» Μέηξεζεο [8,9] Καηά ηε δηάξθεηα κηαο κεηαπνκπήο, ν λένο ζηαζκφο βάζεο ελεκεξψλεη ην θηλεηφ γηα ηηο λέεο δεπηεξεχνπζεο θπςέιεο ρξεζηκνπνηψληαο ηελ εληνιή RRC Αλαδηάξζξσζεο ζχλδεζεο, κε ηνλ ίδην ηξφπν πνπ κεηέθεξε ην δείθηε ηπραίαο πξνζπέιαζεο εηζαγσγήο ζηελ έθδνζε 8. Απηφ επηηξέπεη ζην δίθηπν λα αιιάμεη φιεο ηηο δεπηεξεχνπζεο θπςέιεο, σο κέξνο ηεο δηαδηθαζίαο κεηαπνκπήο θαη λα αιιάμεη ηνλ ζηαζκφ βάζεο ηνπ θηλεηνχ αθφκα θαη αλ απηφο ππνζηεξίδεη κηα δηαθνξεηηθή έθδνζε απφ ηνλ πξνεγνχκελν πρ απφ ζηαζκφ βάζεο έθδνζεο 8 ην θηλεηφ λα αιιάμεη ζε ζηαζκφ βάζεο έθδνζεο 10. [25] -34-

47 3.6 Δληζρπκέλν MIMO θαζνδηθήο δεύμεο ηόρνο ηελ έθδνζε 8 πεξηιακβάλεηαη ε πιήξεο ππνζηήξημε γηα, ρξεζηκνπνηψληαο ην πνιχ ηέζζεξηο ζχξεο θεξαίαο θαη ηέζζεξα ζηξψκαηα κεηάδνζεο ηεο θαζνδηθήο δεχμεο κε ρξήζε MIMO γηα έλα κφλν ρξήζηε. Ωζηφζν, πεξηιακβάλεηαη κηα ζηνηρεηψδε ππνζηήξημε γηα θαζνδηθή δεχμε MIMO πνιιαπιψλ ρξεζηψλ. Η έθδνζε 9 ππνζηήξημε ην beamforming δηπινχ επηπέδνπ, ζην νπνίν ν ζηαζκφο βάζεο κεηαδίδεη ζε δχν θεξαίεο ιήςεο πνπ βξίζθνληαη ζε έλα ή δχν θηλεηά γηα εμάιεηςε ησλ παξεκβνιψλ. Δδψ λα ζεκεηψζνπκε φηη ην θαιχηεξν είλαη λα εθαξκφζεη ε θαζνδηθή δεχμε κε ρξήζε ηνπ MIMO ζε πνιιαπινχο ρξήζηεο, ρξεζηκνπνηψληαο ηηο ίδηεο βαζηθέο αξρέο. Η ηερληθή beamforming δηπινχ επηπέδνπ έρεη επεθηαζεί σο κέξνο ηεο έθδνζεο 10, παξέρνληαο πιήξε ππνζηήξημε γηα θαζνδηθή δεχμε κε ρξήζε ηνπ MIMO κε πνιιαπινχο ρξήζηεο θαη απμάλεη ηνλ κέγηζην αξηζκφ ησλ θαλαιηψλ αλά θεξαία ζηαζκνχ βάζεο ζε νθηψ. Η ίδηα ηερληθή κπνξεί επίζεο λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ ζηήξημε θαη ηνπ MIMO κνλνχ ρξήζηε, κε ην κέγηζην ησλ νθηψ θαλαιηψλ αλά θεξαία ζε νθηψ ζηξψκαηα κεηάδνζεο. ε έλα δίθηπν ζπλήζσο πξνηηκάηε ην MIMO κνλνχ ρξήζηε ζε κε ζπλεθηηθφ θαλάιη γηα λα κεγηζηνπνηεζεί ν ξπζκφο κεηάδνζεο θαη ιήςεο δεδνκέλσλ ζε έλα θηλεηφ, ελψ πξνηηκάηε ε ρξήζε ηνπ MIMO πνιιαπιψλ ρξεζηψλ ζε ζπλεθηηθφ θαλάιη γηα λα κεγηζηνπνηεζεί ε ρσξεηηθφηεηα ησλ θπςειψλ. Δπηπιένλ, ην δίθηπν κπνξεί λα επηιέμεη νπνηνδήπνηε ζπλδπαζκφ ησλ ηερληθψλ απηψλ, φπσο πρ ηελ κεηάδνζε ζε ηέζζεξα θηλεηά κε ρξήζε δπν ζηξσκάησλ αλά θηλεηφ. Ο ξπζκφο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ ζηελ θαζνδηθή δεχμε ζηελ έθδνζε 10 είλαη 1200 Mbps. Απηφ είλαη ηέζζεξηο θνξέο κεγαιχηεξν απφ φηη ζηελ έθδνζε 8 θαη νθείιεηε ζηε ρξήζε δχν θεξφλησλ, θαζέλα απφ ηα νπνία θέξεη νθηψ ζηξψκαηα κεηάδνζεο αληί γηα ηέζζεξα. ηαδηαθά, ζα πξέπεη λα ππνζηεξηρηεί έλαο ξπζκφο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ θαζνδηθήο δεχμεο ησλ Mbps, κέζσ ηεο ρξήζεο ησλ πέληε θεξφλησλ. [22] [25] ήκαηα αλαθνξάο θαζνδηθήο δεύμεο Σα ζήκαηα αλαθνξάο έρνπλ δχν ιεηηνπξγίεο: παξέρνπλ κηα αλαθνξά γηα ηελ ζηάζκε ηνπ πιάηνπο θαη κηα αλαθνξά ηεο θάζεο γηα ηελ ππνζηήξημε ηεο εθηίκεζεο θαη ηεο απνδηακφξθσζεο θαλαιηνχ, θαη παξέρνπλ κηα αλαθνξά ηεο ηζρχνο γηα ηελ ππνζηήξημε ησλ κεηξήζεσλ ηεο πνηφηεηαο ηνπ θαλαιηνχ θαη ηνπ πξνγξακκαηηζκνχ πνπ εμαξηάηε -35-

48 απφ ηηο ζπρλφηεηεο. ηελ θαζνδηθή δεχμε ηεο έθδνζεο 8, ηα εηδηθά ζήκαηα αλαθνξάο ηεο θπςέιεο ππνζηεξίδνπλ θαη ηηο δπν ιεηηνπξγίεο, ηνπιάρηζηνλ ζηνπο ηξφπνπο κεηάδνζεο 1 έσο 6. Γεληθά, ν ζρεδηαζκφο ηνπ LTE Advanced ζα κπνξνχζε λα ππνζηεξίμεη ην MIMO νθηψ θεξαηψλ κε ηνλ ίδην ηξφπν φπσο θαη ην MIMO ηεζζάξσλ θεξαηψλ, κε ηελ πξνζζήθε ηεζζάξσλ λέσλ θαλαιηψλ πνπ ην θαζέλα κεηέθεξε ηα ζήκαηα αλαθνξάο θπςέιεο. Ωζηφζν, απηή ε πξνζέγγηζε ζα νδεγνχζε ζε θάπνηεο δπζθνιίεο. Σα ζήκαηα αλαθνξάο ζα θαηαιάκβαλαλ πεξηζζφηεξνπο πφξνπο, γεγνλφο πνπ ζα αχμαλε ην overhead γηα ηα θηλεηά ηεο έθδνζεο 10 πνπ αλαγλσξίδνπλ ην MIMO 8 θεξαηψλ θαη απμάλεη ηελ παξεκβνιή γηα ηα θηλεηά ηεο έθδνζεο 8 πνπ δελ ην αλαγλσξίδνπλ. Απηή ε ηερληθή επίζεο δελ θάλεη ηίπνηα γηα λα βειηηψζεη ηελ απφδνζε ηνπ MIMO πνιιαπιψλ ρξεζηψλ. Αλη 'απηνχ, ε έθδνζε 10 εηζάγεη θάπνηα λέα ζήκαηα αλαθνξάο ηεο θαζνδηθήο δεχμεο, ζηα νπνία νη δχν ιεηηνπξγίεο ρσξίδνληαη. Σα εηδηθά ζήκαηα αλαθνξάο δηεπαθήο ρξεζηή ππνζηεξίδνπλ ηελ εθηίκεζε θαλαιηνχ θαη ηελ απνδηακφξθσζε ηνπ, κε παξφκνην ηξφπν πνπ ην θάλνπλ ηα ζήκαηα αλαθνξάο απνδηακφξθσζεο ηεο αλνδηθήο δεχμεο, θαη κεηαδίδνληαη ζηα θαλάιηα ηεο θεξαίαο 7 έσο 14. Σα ζήκαηα ζηα θαλάιηα 7 θαη 8 είλαη απηά πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θαη απφ ην beamforming δηπιήο ζηξψζεο, ελψ απηά πνπ είλαη ζηα θαλάιηα 9 έσο 14ππνζηεξίδνπλ ην MIMO κνλνχ ρξήζηε θαη πνιιαπιψλ ρξεζηψλ κε 8 θεξαίεο. Ο ζηαζκφο βάζεο πξνθσδηθνπνηεί ηα εηδηθά ζήκαηα αλαθνξάο δηεπαθήο ρξήζηε ρξεζηκνπνηψληαο ηνλ ίδην πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο πνπ ηζρχεη γηα ην PDSCH. Απηφ θαζηζηά ηελ πξνθσδηθνπνίεζε θαλεξή ζην θηλεηφ, θαη κε απηφλ ηνλ ηξφπν ν ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα εθαξκφζεη νπνηνδήπνηε πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο ρξεηαζηεί. Απηφ βειηηψλεη ηελ απφδνζε ηνπ MIMO πνιιαπιψλ ρξεζηψλ, ην νπνίν απαηηεί κηα ειεχζεξε επηινγή απνθσδηθνπνηεκέλσλ πηλάθσλ γηα λα εμαζθαιηζηεί φηη ηα ζήκαηα θζάλνπλ ζηα θηλεηά ηειέθσλα ζσζηά ή κε παξεκβνιέο. Δπηπιένλ, ν ζηαζκφο βάζεο κεηαδίδεη ηα εηδηθά ζήκαηα αλαθνξάο δηεπαθήο ρξήζηε ζε κπινθ θπζηθψλ πφξσλ πνπ ελ ηέιεη ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ην ίδην ην θηλεηφ. Ωο απνηέιεζκα, ηα ζήκαηα αλαθνξάο δελ πξνθαινχλ γεληθά θακία θαζπζηέξεζε ή παξεκβνιή γηα ηα άιια θηλεηά ζηελ θπςέιε. Ο ζηαζκφο βάζεο ζηέιλεη επίζεο CSI ζήκαηα αλαθνξάο ζηα επφκελα 8 θαλάιηα θεξαίαο Απηά ηα ζήκαηα ππνζηεξίδνπλ κεηξήζεηο ηεο πνηφηεηαο ηνπ θαλαιηνχ θαη ζηνλ πξνγξακκαηηζκφ πνπ εμαξηάηε απφ ηηο ζπρλφηεηεο, κε παξφκνην ηξφπν κε ηα ζήκαηα αλαθνξάο γηα ηελ αλνδηθή δεχμε. Σα ζήκαηα δελ ρξεηάδεηαη λα απνζηέιινληαη -36-

49 ηφζν ζπρλά, έηζη ν ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα δηακνξθψζεη ην δηάζηεκα κεηάδνζεο ηνπο ζε κηα ηηκή κεηαμχ ησλ 5 θαη ησλ 80 ms. Μπνξνχλ λα πξνθιεζνχλ θάπνηεο θαζπζηεξήζεηο ζηα θηλεηά ηειέθσλα ηεο έθδνζεο 10, αιιά ην κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα κεηάδνζεο ζπκβάιεη ψζηε ε θαζπζηέξεζε απηή λα είλαη ζε ρακειά επίπεδα. Μπνξνχλ επίζεο λα πξνθιεζνχλ θάπνηεο αζηνρίεο ζην CRC πνπ θάλνπλ ηα θηλεηά ηειέθσλα ηεο έθδνζεο 8 θαζψο δελ αλαγλσξίδνπλ ηα CSI ζήκαηα αλαθνξάο, αιιά ν ζηαζκφο βάζεο κπνξεί λα απνθχγεη απηά ηα ιάζε ρξεζηκνπνηψληαο γηα ηα θηλεηά ηεο έθδνζεο 8 δηαθνξεηηθέο νκάδεο πφξσλ. [15,18,22] [25] Μεηάδνζε ηεο θαζνδηθήο δεύμεο θαη αλαηξνθνδόηεζε Να ρξεζηκνπνηεζνχλ νθηψ ζηξψκαηα ρσξηθήο πνιππιεμίαο, ν ζηαζκφο βάζεο μεθηλά απφ ηε ξχζκηζε ηνπ θηλεηνχ ζε έλα λέν ηξφπν κεηάδνζεο, ηε ιεηηνπξγία 9. Απηφ π- πνζηεξίδεη ηφζν ην MIMO κεκνλσκέλνπ ρξεζηή φζν θαη ησλ πνιιαπιψλ ρξεζηψλ, έηζη ψζηε ν ζηαζκφο βάζεο λα κπνξεί λα ελαιιάζζεζηε γξήγνξα κεηαμχ ησλ δχν ηερληθψλ, ρσξίο λα ρξεηάδεηαη λα αιιάμεη ν ηξφπνο κεηάδνζεο. Ο ζηαζκφο βάζεο πξνγξακκαηίδεη ην θηλεηφ ρξεζηκνπνηψληαο κηα λέα κνξθή DCI, ηελ 2C. Καηά ηνλ πξνγξακκαηηζκφ, θαζνξίδεη ηνλ αξηζκφ ησλ ζηξσκάησλ πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηε κεηάδνζε δεδνκέλσλ, απφ έλα έσο νθηψ. Γελ ρξεηάδεηαη λα θαζνξηζηεί ν πίλαθαο πξνθσδηθνπνίεζεο, δηφηη ε δηαδηθαζία είλαη δηαθαλήο γηα ην θηλεηφ. Ο ζηαζκφο βάζεο κεηαδίδεη ην PDSCH ζηα θαλάιηα θεξαίαο 7 έσο 7 + n, φπνπ n είλαη ν αξηζκφο ησλ ζηξσκάησλ πνπ ρξεζηκνπνηεί ην θηλεηφ. Ο κέγηζηνο αξηζκφο ησλ θσδηθνιέμεσλ είλαη δχν, ην ίδην φπσο ζηε έθδνζε 8. Σν θηλεηφ ηέινο έρεη λα αλαηξνθνδνηήζεη ηνλ δείθηε ηνπ πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο, πνπ δείρλεη ηε δηαθνξά κεηαμχ ηεο πξνθσδηθνπνίεζεο πνπ δηάθαλα παξέρεη ν ζηαζκφο βάζεο θαη ηεο πξνθσδηθνπνίεζεο πνπ ην θηλεηφ ζα πξνηηκνχζε λα ρξεζηκνπνηήζεη. Αληί λα ρξεζηκνπνηεζεί σζηφζν ν δείθηεο ηνπ πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο, ην θηλεηφ ηξνθνδνηεί πίζσ δχν δείθηεο, ηνπο i1 θαη i2. Οη ηηκέο ησλ δεηθηψλ κπνξνχλ λα θπκαίλνληαη απφ 0 έσο 15. Οη δείθηεο απηνί παξέρνπλ κηα πνην ζσζηή αλαηξνθνδφηεζε απφ φηη ζα παξείρε ν δείθηεο ηνπ πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο θαη ην γεγνλφο απηφ κε ηε ζεηξά ηνπ βειηηψλεη ηελ απφδνζε ηνπ MIMO πνιιαπιψλ ρξεζηψλ. Ο ζηαζκφο βάζεο κπνξεί ζηε ζπλέρεηα λα ρξεζηκνπνηήζεη απηνχο ηνπο δείθηεο γηα ηελ αλνηθνδφκεζε ηνπ δεηνχκελνπ πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο. [15,18,22] [25] -37-

50 3.7 Δληζρπκέλν MIMO αλνδηθήο δεύμεο ηνηρεία Σν κφλν ζχζηεκα πνιιαπιψλ θεξαηψλ πνπ ππνζηεξίδεηαη απφ ηελ έθδνζε 8 ήηαλ ην MIMO πνιιαπιψλ ρξεζηψλ. Απηφ αχμεζε ηελ ηθαλφηεηα ησλ θπςειψλ, ελψ απαηηεί απφ ην θηλεηφ κφλν έλα εληαίν εληζρπηή ηζρχνο κεηάδνζεο θαη ήηαλ πνιχ επθνιφηεξν λα εθαξκνζηεί απφ ηελ θαζνδηθή δεχμε. Ωζηφζν, δελ βνήζεζε θαζφινπ ζηελ αχμεζε ηνπ ξπζκνχ δεδνκέλσλ ζην έλα θηλεηφ. ην LTE Advanced, ην ε αλνδηθή δεχμε έρεη εληζρπζεί γηα ηελ ππνζηήξημε ηνπ MIMO κνλνχ ρξήζηε, ρξεζηκνπνηψληαο κέρξη θαη ηέζζεξηο θεξαίεο εθπνκπήο θαη ηέζζεξα ζηξψκαηα κεηάδνζεο. Σν θηλεηφ δειψλεη πφζα ζηξψκαηα ππνζηεξίδεη, ζην πιαίζην ησλ δπλαηνηήησλ ηνπ ζηελ αλνδηθή δεχμε. Η έθδνζε 10 ππνζηεξίδεη κφλν ην MIMO κνλνχ ρξήζηε ζηε δψλε 40 κε ρξήζε δηπιεμίαο δηαίξεζεο ρξφλνπ θαη ζηηο δψλεο 1, 3 θαη 7, κε ηελ ρξήζε δηπιεμίαο δηαίξεζεο ζπρλφηεηαο αιιά ε ππνζηήξημε ζα επεθηαζεί ζε κειινληηθέο εθδφζεηο. Ο ξπζκφο κεηάδνζεο δεδνκέλσλ ζηελ έθδνζε 10 είλαη ηα 600 Mbps. Απηφ είλαη νθηψ θνξέο κεγαιχηεξν απφ φηη ζηελ έθδνζε 8, θαη έρεη επηηεπρηεί απφ ηε ρξήζε ηεζζάξσλ επηπέδσλ κεηάδνζεο θαη δχν θεξφλησλ. Σειηθά, ην LTE Advanced ζα πξέπεη λα ππνζηεξίμεη έλα ξπζκφ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ αλνδηθήο δεχμεο ηεο ηάμεσο ησλ 1500 Mbps, κέζσ ηεο ρξήζεο πέληε θεξφλησλ. Δηθφλα 22: Καλάιηα θεξαίαο ζηελ αλνδηθή δεχμε έθδνζεο 10 Δηθφλα 23: Σξφπνη κεηάδνζεο αλνδηθήο δεχμεο έθδνζεο

51 3.7.2 Δθαξκνγή Γηα ηελ ππνζηήξημε ηνπ MIMO κνλνχ ρξήζηε, ν ζηαζκφο βάζεο δηακνξθψλεη ην θηλεηφ ηεο έθδνζεο 10 κε έλα απφ ηνπο ηξφπνπο κεηάδνζεο πνπ παξαηίζεληαη ζηελ εηθφλα 23. Απηνί νη ηξφπνη είλαη παξφκνηνη κε απηνχο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θαηά ηελ κεηάδνζε ηεο θαζνδηθήο δεχμεο. Η ιεηηνπξγία 1 εμππεξεηεί ηελ κεηάδνζε κίαο θεξαίαο, ελψ ε ιεηηνπξγία 2 εμππεξεηεί ζην MIMO κνλνχ ρξήζηε, θαη εηδηθφηεξα κε ηελ ρξήζε ρσξηθήο πνιππιεμίαο θιεηζηνχ βξφρνπ. Μφιηο έλα θηλεηφ ξπζκηζηεί ζε ιεηηνπξγία 2, ν ζηαζκφο βάζεο ζηέιλεη κηα πξνγξακκαηηζκέλε αλάζεζε γηα ηελ ρξήζε ρσξηθήο πνιππιεμίαο θιεηζηνχ βξφρνπ ρξεζηκνπνηψληαο κηα λέα κνξθή απνζηνιήο δεδνκέλσλ έιεγρνπ ιήςεο ηελ DCI έθδνζεο 4. Ωο κέξνο ηεο πξνγξακκαηηζκέλεο αλάζεζεο, ν ζηαζκφο βάζεο θαζνξίδεη ηνλ αξηζκφ ησλ επηπέδσλ πνπ ην θηλεηφ ζα ρξεζηκνπνηήζεη γηα ηε κεηάδνζε θαη ηνλ πίλαθα πξνθσδηθνπνίεζεο πνπ ζα εθαξκνζηεί. Ο κέγηζηνο αξηζκφο ησλ θσδηθνιέμεσλ πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζηελ αλνδηθή δεχμε απμάλεηαη ζε δχν, ην ίδην θαη ζηελ θαζνδηθή δεχμε. Η δηαδηθαζία κεηάδνζεο ζην PUSCH ηξνπνπνηήζεθε ψζηε λα ζπκπεξηιάβεη ηα ε- πηπξφζζεηα βήκαηα ηεο ραξηνγξάθεζεο ησλ επηπέδσλ θαη ηεο πξνθσδηθνπνίεζεο, ηα νπνία ιεηηνπξγνχλ κε ηνλ ίδην ηξφπν θαη γηα ηελ θαζνδηθή δεχμε. Σα θαλάιηα ηεο θεξαίαο θαίλνληαη ζηελ εηθφλα 22. Σν θαλάιη 10 ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ κεηάδνζε κνλήο θεξαίαο ζην PUSCH, ηα θαλάιηα 20 θαη 21 γηα ηε κεηάδνζε δηπιήο θεξαίαο θαη ηα θαλάιηα 40 έσο 43 γηα ηε κεηάδνζε κε ηέζζεξηο θεξαίεο θαζψο θαη γηα ηελ κεηάδνζε ησλ SRS (sounding reference signal) ζεκάησλ αλαθνξάο. Η κεηάδνζε ζην PUCCH κπνξεί λα γίλεη απφ κία κφλν θεξαία ζηε ζχξα 100, ή απφ δχν θεξαίεο ζηηο ζχξεο 200 θαη 201. [15,18,22] [25] -39-

52 4 Turbo internal interleaver 4.1 Κσδηθνπνίεζε θαλαιηνύ Η αθνινπζία bit γηα δνζέλ κπινθ θψδηθα πνπ ζα πεξάζεη απφ θσδηθνπνίεζε θαλαιηνχ ζπκβνιίδεηαη κε c 0, c 1, c 2, c 3,, c K 1 φπνπ ην Κ είλαη ν αξηζκφο ησλ bit πξνο θσδηθνπνίεζε. Μεηά ηελ θσδηθνπνίεζε ηα bits ζπκβνιίδνληαη κε d (i) 0, d (i) 1, d (i) 2, d (i) (i) 3,., d D 1, φπνπ ην D είλαη ν αξηζκφο ησλ θσδηθνπνηεκέλσλ bits αλά ξνε εμφδνπ θαη ην i είλαη ν αξηζκφο επξεηεξίνπ ηεο θάζε ξνήο εμφδνπ. Η ζρέζε κεηαμχ ησλ c k θαη d k (i) θαη κεηαμχ ησλ K θαη D εμαξηψληαη απφ ηνλ ηξφπν ηεο θσδηθνπνίεζεο θαλαιηνχ. [23,24] Οη 2 αθφινπζνη ηξφπνη θσδηθνπνίεζεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε θαλάιηα κεηάδνζεο: tail biting convolutional coding turbo coding Η ρξήζε ησλ θσδηθνπνηήζεσλ θαη ηνπ ξπζκνχ θσδηθνπνίεζεο γηα δηάθνξνπο ηχπνπο θαλαιηνχ κεηάδνζεο θαίλεηαη ζηνλ πίλαθα 2. Η ρξήζε ησλ θσδηθνπνηήζεσλ θαη ηνπ ξπζκνχ θσδηθνπνίεζεο γηα δηάθνξνπο ηχπνπο ειέγρνπ πιεξνθνξίαο θαίλεηαη ζηνλ πίλαθα 3. Οη ηηκέο ηνπ D γηα θάζε θσδηθνπνίεζε: tail biting convolutional coding κε ξπζκφ 1 : K = D 3 turbo coding κε ξπζκφ 1 : K + 4 = D Κσδηθνπνίεζε tail biting Οξίδεηαη έλαο tail biting αλειηθηηθφο θσδηθνπνηεηήο κε κήθνο πεξηνξηζκνχ Κ=7 θαη ξπζκφ θσδηθνπνίεζεο R=1/3. Η δηάηαμε ηνπ θσδηθνπνηεηή θαίλεηαη ζηελ εηθφλα???. Η αξρηθή ηηκή ηνπ θαηαρσξηηή νιίζζεζεο ηνπ θσδηθνπνηεηή νξίδεηαη σο ε ηηκή ησλ ηειεπηαίσλ 6 bit πιεξνθνξίαο ηεο ξνήο εηζφδνπ έηζη ψζηε νη αξρηθή θαη ε ηειηθή θαηάζηαζε ηνπ θαηαρσξηηή νιίζζεζεο λα είλαη ε ίδηα. Δπνκέλσο δειψλνληαο ηηο ηηκέο ηνπ θα- -40-

53 ηαρσξηηή νιίζζεζεο κε s0,s1,s2,,s5, ε αξρηθή ηηκή ηνπ θαηαρσξηηή νιίζζεζεο ζα είλαη si=c(k-1-i). TrCH Coding scheme Coding rate UL-SCH Turbo coding 1/3 DL-SCH PCH MCH BCH Tail biting convolutional coding 1/3 Πίλαθαο 2: Υξήζε ηνπ ζρήκαηνο θσδηθνπνίεζεο θαλαιηνχ θαη ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο γηα ηα αληίζηνηρα θαλάιηα κεηάδνζεο Control Information Coding scheme Coding rate DCI Tail biting Convolutional coding 1/3 CFI Block code 1/16 HI Repetition code 1/3 UCI Block code Variable Tail biting Convolutional coding 1/3 Πίλαθαο 3: Υξήζε ηνπ ζρήκαηνο θσδηθνπνίεζεο θαλαιηνχ θαη ηνπ ξπζκνχ κεηάδνζεο κε ηνλ αληίζηνηρν έιεγρν πιεξνθνξίαο -41-

54 Δηθφλα 24: θσδηθνπνηεηήο d k (0), d k (1), d k (2) Οη ξνέο εμφδνπ ηνπ θσδηθνπνηεηή d k (0), d k (1), d k (2) αληηζηνηρνχλ ζηηο ηξεηο ξνέο δεδνκέλσλ φπσο θαίλεηαη ζηελ εηθφλα Κσδηθνπνίεζε turbo Κσδηθνπνηεηήο turbo Σν ζρήκα ηνπ turbo θσδηθνπνηεηή είλαη δπν παξάιιεια ζπλδεδεκέλνη επηιεθηηθνί θσδηθνπνηεηέο αλειηθηηθνχ θψδηθα 8 θαηαζηάζεσλ θαη έλαο turbo internal inrerleaver. Ο ξπζκφο θσδηθνπνίεζεο ηνπ turbo θσδηθνπνηεηή είλαη 1/3. Η δνκή ηνπ turbo θσδηθνπνηεηή απεηθνλίδεηαη ζην ζρήκα 2. [23,24] Η ζπλάξηεζε κεηαθνξάο ηνπ επηιεθηηθνχ θψδηθα 8 θαηαζηάζεσλ είλαη : Όπνπ, G D = 1, g 1 D g 0 D, g 0 D = 1 + D 2 + D 3 g 1 D = 1 + D + D 3. Η αξρηθέο ηηκέο ησλ θαηαρσξεηψλ νιίζζεζεο ησλ επηιεθηηθψλ θσδηθνπνηεηψλ ζπλειηθηηθνχ θψδηθα 8 θαηαζηάζεσλ πξέπεη λα είλαη φιεο κεδέλ, φηαλ αξρίδεη ε θσδηθνπνίεζε ησλ bits εηζφδνπ. Η έμνδνο ηνπ θσδηθνπνηεηή Turbo ζα είλαη: -42-

55 d k (0) = x k d k (1) = z k d (2) k = z k Γηα k=0,1,2,,k-1. Αλ ην κπινθ θψδηθα πνπ πξέπεη λα θσδηθνπνηεζεί είλαη ην κεδεληθφ κπινθ θψδηθα θαη ν αξηζκφο ησλ bits πιήξσζεο είλαη κεγαιχηεξνο απφ κεδέλ, (π.ρ. F>0 φπνπ ην F είλαη ν αξηζκφο ησλ bit πιήξσζεο), ν θσδηθνπνηεηήο πξέπεη λα πάξεη ηηο ηηκέο ck = 0, k = 0,..., (F - 1 ) ζηελ είζνδν. ηελ έμνδν νη ηηκέο πνπ ζα πξέπεη λα έρεη ν θσδηθνπνηεηήο είλαη d (0) k = < NULL >, k = 0,, F 1 και d (1) k =< NULL >, k = 0,, F 1. Σα bits εηζφδνπ ζηνλ θσδηθνπνηεηή Turbo ζπκβνιίδνληαη κε c 0, c 1, c 2,, c K 1 θαη ηα bit εμφδνπ ησλ δπν παξάιιεια ζπλδεδεκέλσλ επηιεθηηθψλ θσδηθνπνηεηψλ κε z 0, z 1, z 2,, z K 1 θαη z 0, z 1, z 2,, z K 1 αληηζηνηρα. Σα bits εμφδνπ ηνπ turbo internal interleaver ζπκβνιίδνληαη κε c 0, c 1, c 2,, c K 1, θαη απηά ηα bits είλαη ε είζνδνο ζην δεχηεξν θσδηθνπνηεηή 8 θαηαζηάζεσλ. Δηθφλα 25: Η δνκή ηνπ θσδηθνπνηεηή κε ξπζκφ 1/3-43-

56 Σερμαηιζμός Trellis ηοσ turbo κωδικοποιηηή O ηεξκαηηζκφο trellis γηα ηνλ turbo θσδηθνπνηεηή γίλεηαη κε ηε ιήςε ησλ bit νπξάο απφ ηνλ θαηαρσξεηή νιίζζεζεο εθφζνλ ε θσδηθνπνίεζε φισλ ησλ bits πιεξνθνξίαο έρεη ηειεηψζεη. Σα bit νπξάο γεκίδνπλ κεηά ηελ θσδηθνπνίεζε ησλ bit πιεξνθνξίαο. Σα ηξία πξψηα bit νπξάο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα ηεξκαηίζεη ν πξψηνο επηιεθηηθφο θσδηθνπνηεηήο (κε ρξήζε ηνπ επάλσ δηαθφπηε ηεο εηθφλαο 25 ζηε ρακειφηεξε ζέζε), ελψ ν δεχηεξνο επηιεθηηθφο θσδηθνπνηεηήο είλαη απελεξγνπνηεκέλνο. Σα ηξία ηειεπηαία ςεθία νπξάο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα ηεξκαηηζηεί ν δεχηεξνο επηιεθηηθφο θσδηθνπνηεηήο (κε ρξήζε ηνπ θάησ δηαθφπηε ηεο εηθφλαο 25 ζηελ θάησ ζέζε), ελψ ν πξψηνο επηιεθηηθφο θσδηθνπνηεηήο είλαη απελεξγνπνηεκέλνο. [23,24] Σα εθπεκπφκελα bits γηα ηνλ ηεξκαηηζκφ trellis είλαη: d (0) (0) K = x K, d K+1 (0) = z K+1, d K+2 (0) = x K, d K+3 = z K+1 d (1) (1) K = z K, d K+1 (1) = x K+2, d K+2 (1) = z K, d K+3 = x K+2 d (2) (2) K = x K+1, d K+1 (2) = z K+2, d K+2 (2) = x K+1, d K+3 = z K Δζσηεξηθόο δηακπινθέαο turbo θώδηθα Σα bits εηζφδνπ ζηνλ Δζσηεξηθφ δηακπινθέα turbo θψδηθα ζπκβνιίδνληαη κε c 0, c 1, c 2, c 3,, c K 1 νπνπ ην K είλαη ν αξηζκφο ησλ bits εηζφδνπ. Σα bits εμφδνπ απφ ηνλ δηακπινθέα ζπκβνιίδνληαη κε c 0, c 1, c 2, c 3,, c K 1. Η ζρέζε κεηαμπ ησλ bits εηζφδνπ θαη εμφδνπ είλαη ε εμήο: c i = c Π(i), i = 0, 1,, (K 1) Όπνπ ε ζρέζε κεηαμχ ηνπ δείθηε εμφδνπ i θαη ηνπ δείθηε εηζφδνπ Π(i) ηθαλνπνηεί ηελ παξαθάησ εμίζσζε: Π i = f 1 i + f 2 i 2 mod K Οη παξάκεηξνη f 1 και f 2 εμαξησληαη απφ ην κεγεζνο ηνπ κπινθ δεδνκέλσλ (K) θαη δίλνληαη ζηνλ πίλαθα 4. Δπίζεο παξαηίζεηαη πξφγξακκα ζε γιψζζα c πνπ πξνζνκνηψλεη ηελ ιεηηνπξγία ηνπ δηακπινθέα ζην παξάξηεκα

57 Πίλαθαο 4: Παξάκεηξνη εζσηεξηθνχ δηακπινθέα turbo θψδηθα -45-