Giriş: Hücre Ağlarında Cross-Channel Interference

Modern hücresel ağlar sınırlı radyo frekansı grupları arasında milyonlarca eşzamanlı bağlantı hizmet etmek için mühendisidir. Mobil veriler tüketim üst üste büyüdükçe, ağ operatörleri aynı spektrumdan daha fazla kapasiteye sahip sürekli baskı ile karşı karşıya kalır.Bu hedefin en kalıcı engellerden biri hata oranlarına azaltır ve hatta yoğun kentsel ortamlardaki aramalara neden olabilir.

Bu sorunları savaşmak için mühendisler, 3G (CDMA) dahil olmak üzere kolektif olarak bilinen bir teknik ailesi benimsemiştir. 0.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.

Cross-Channel Interference in Detay

Cross-channel müdahalesi, bir frekans kanalının bir bitişik kanala yayılmasında enerji meydana geldiğinde meydana gelir. Bir hücresel ağda, baz istasyonları ve mobil cihazlar lisanslı bir grup içinde belirli frekans kanallarını tayin edilir. İdeal olarak, bu kanallar koruma grupları ve filtreleme ile izole edilir.

  • [FONT:0]Imperfect filter in vericiler ve alıcılar komşu kanallarına ulaşmak için bant emisyonlarını sağlar.
  • [FONT:0]Nonlinear amplifikasyonu[[Döntgen: 1) aşamalar, diğer kanallarda araziye harmonik ve intermodülasyon ürünleri üretebilir.
  • [FONT:0]Near-far etkisi[[Dönetici: 1) yakındaki bir cihazın güçlü bir sinyal, uzak bir cihazdan bir bitişik kanalda daha zayıf bir sinyal aşırı uçabilir.
  • [FONT:0]Frequency yeniden desenleri[[Döneticileri 1) Hücre kümelerinde bulunanlar, müdahaleye yönelik olarak tasarlanmıştır, ancak kanal ve bitişik kanal müdahalesi hala hücre kenarlarında meydana gelir.

Birden çok operatörler, lisanslı gruplarla çakışan gruplarla çakışan gruplarla örtüştüğünde, çapraz kanal müdahalesi daha akut hale gelir. Sonuç ağ kapasitesi azaltılır: daha az kullanıcı yüksek veri oranlarında hizmet edilebilir ve genel ⁇ verimliliği azalır.

Interference Maliyetini Ölçün

Interference, OKT ile ilgili ölçümler kullanılarak ölçümler yapılır:0)signal-to-interference-plus-noise oranı (SINR)) gerçek dünya makro-tel dağıtımları yerine, her bir iletim aracının doğrudan bu meydan okumasını ele alır. Conversely, aşırı müdahale güçleri ağı daha düşük sipariş modlama (örneğin, QPSK, 64QAM yerine, QPSK, QPSK, 64-put.

Spectrum Teknolojisinin Prensipleri

Gürültü spektrumu, sinyalin hücresel ağlarda kullanılan iki birincil forma sahip olduğu herhangi bir iletim tekniğine atıfta bulunur: Anahtar fikir, sinyalin enerjisini geniş bir frekans aralığında yaymaktır, böylece yayılma kodu bilmeyen herhangi bir alıcıya benzemektedir.

Doğrudan Sequence spread Spectrum (DSSS)

DSSS'de, veri akışı yüksek bir yayılma kodu tarafından çarpılır (örneğin, geniş bant içinde yer alan herhangi bir müdahale deşifre edilir - ancak kodla genişleyen ve gelen sinyali genişleyen bir sinyal ile aynı şekilde ilişkilendirir.Bu etki orijinal dar bant verileri elde etmek için geri dönülemez.(el->)

Frekans Hopping Spectrum (FHSS)

FHSS, bu uyarıyı her iki verici ve alıcı tarafından bilinen bir sözde-güneysel bir sinyalin taşıyıcı frekansını hızla değiştirir.Her frekansta yaşayan zaman kısadır (örneğin, birkaç milisaniye). Belirli bir frekans müdahaleye maruz kalırsa, sadece küçük bir kısmını hata düzeltme veya yeniden aktarma işlemi ile düzeltebilir. FHSS, bazı IoT ve askeri uygulamalarda kullanılır.

Diğer Variants

[FONT=0]Time-hopping yay spektrumu[[Dönetici:0) ve [[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Dönetici:0)))))))))[Döneticileri bir kanalda aynı geniş frekans grubu ile aynı anda bağlantı kurmadan aynı şekilde iletebilirsiniz.

Spectrum Cross-Channel Interference Nasıl Azaltır?

Spektrüman savaşları birlikte çalışan birkaç mekanizma aracılığıyla kanal müdahalesi:

İşleme Kazandı

Tanımlandığı gibi, DSSS, kanallarını daraltan bir işlem kazancı sağlar.Eğer bir bitişik kanal iletim sızıntısı, alıcının geçiş bandına enerji verir, korelasyon süreci çip genişliğine yayılan sızıntıları azaltır, güç yeraltı yoğunluğunu azaltır.Çünkü işlem kazancı, yayılma işleminin temel bir mülkdür.

Kod Bölünmesi Birden fazla Access (CDMA)

CDMA sistemlerinde, her kullanıcının sinyali, diğer kullanıcıların düşük seviyeli bir gürültüyü genişletirken, FDMA veya TDMA sistemlerinde gerekli olan katı frekans planlamaya sahip olan eşsiz bir kodla yayılır. Crosschannel müdahalesi azaltıldığında, diğer kullanıcıların sinyali, diğer kullanıcıların aynı geniş bantta yayılır ve görünür, böylece “birinci kanal kanalı” kavramının FDMA veya TDMA sistemlerinde gerekli olduğu anlamına gelir. Crosschannel müdahalesi azalır.

Frekans Çeşitliliği

Frekans çeşitliliği otomatik olarak yayılır. Çünkü sinyal geniş bir bant genişliği kapsadığı için (çok fazla sempati çıplaklığı nedeniyle) sadece sinyalin küçük bir kısmını etkiler. İletinizin geri kalanı sağlam kalır ve hata düzeltme kodları da kaybolur.Bu, her iki kanalda da etkili bir etki oluşturabilir ve frekans ile değişebilir.

Yakınına Göre Tutulma –Far Etkisi

Yakın-far etkisi, aynı grupta eşzamanlı olarak iletim sağlayan büyük bir kaynaktır: yakın bir kanalda bulunan yakın bir mobil, alıcıyı satabilir ve istenen kanalda zayıf bir sinyale sahiptir.Görünmüş spektrumu azaltmak için tüm sinyalleri aynı grupta azaltır; yakın kullanıcıdan gelen güçlü sinyal hala kendi kodu ile çevrilir, ancak 800'den fazla kullanıcı tarafından kontrol edilir.

Gerçek Dünya Uygulama: CDMA ve 3G Hücre Ağı

Hücredeki en belirgin ticari başarı IS-95 (cdmaOne) ve daha sonra cdma2000 ve WCDMA (UMTS) standartları ile DSSS'yi 3GDMA ağıyla kullanarak, her 5-MHz kanal aynı anda birçok kullanıcıyı destekler.

Gerçek dağıtımlardan ölçümler WCDMA ağlarının 1-2 bps /Hz'nin bir spektral verimliliğini elde edebileceğini gösteriyor (daha önce GSM'den önemli ölçüde daha yüksek (0.3 bps/Hz).Diğer kanal müdahalesinde azalma - çünkü bitişik kanallarda artık mevcut değil - komşu hücrelerden gelen önemli bir neden hala mevcut (örneğin, 0'dan itibaren)

LTE ve OFDMA: Farklı bir Yaklaşım

4G LTE, birçok ortogonal alt bölmeye veya çeşitli bağlantıya sahip olsa da, DSSS yerine, aynı zamanda spektrumu kendi bağlantılarında yayıyor: Single Carrier Division Multi Access (SCDMAF) her kullanıcının verilerini bir setinde sabit bir alt üst düzeye yayıyor; müdahale, düşük bir üst düzeye sahip olmak için dikkatli kaynak planlama ve inter-telif müdahale koordinasyonu sağlıyor.

5G Yeni Radyo: Prensipleri genişletin

5G NR daha fazla rafineri müdahale yönetimi.It NR NR NR NR daha fazla rafinerisi müdahale yönetimi.It NR ölçeklenebilir numeroloji (subcarrier spacing) farklı kanal genişliğine adapte olmak için desteklemektedir. 5G'nin birincil çoklu erişim programı, DFT-s-OFDM for uplink, teknikler gibi: NOMA süpervizyonu, kullanıcı kodundaki başarı koduna müdahale etmek ve alıcının iptal edilmesi gibi - birkaç erişim (NOMA)))[değiştirilir.

Pratik Faydaları: Vaka Çalışmaları ve Metrikleri

Örneğin, IEEE tarafından yayınlanan bir çalışma, 32 (15 dB) işlem kazancı ile CDMA'yi kullanarak, aynı toplam bant genişliğine kıyasla yaklaşık 10 dB tarafından yapılabilir. Bu, IEEE tarafından yayınlanan bir çalışma, cep telefonunda % 50 artış gösterdi.

Diğer gerçek dünya verileri noktası: 1990'ların sonlarında CDMA ağlarının ilk çıkışı sırasında operatörler, yüksek müdahale toleransı nedeniyle GSM'den daha az temel istasyonlar dağıtabileceklerini buldular.

Bir Side Yararı Olarak Güvenlik

Pasif müdahale konusunda kesin olmasa da, yayılma karşıtı sinyallerin, güvenlik katmanını ekliyor. yayılma kodunun kolayca kurtaramayacağını bilmeyen bir eavesdrop, bu, askeri sistemlerde daha az birincil bir tasarım hedefidir, ancak şifrelemenin tercih edilen CDMA günlerinde, şifrelemenin isteğe bağlı olduğu durumlarda.

Meydanlar ve Sınırlar

Geniş spektrum bir panacea değil. Ticaretle geliyor:

  • [FONT:0)Band geniş gereksinimi:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Band geniş gereksinimi:[Dönetici:[Dönetici: 0,4;) Sinyalleri yaymak, yalnızca ihtiyaç duyulan veri oranından daha fazla bant genişliği gerektirir.In a spektrumlu çevre, bu pahalı olabilir. Modern ağlarda, operatörler kapasiteye karşı faktör yayılabilir.
  • [FONT=0)Power kontrol karmaşıklığı: [Dönetici: 0,3] Yakın problemden kaçınmak için, CDMA sistemleri sıkı güç kontrolü gerektirir. Bu ek olarak ve yüksek hareket senaryolarında zor olabilir (örneğin, hızlı trenler).
  • [[FONT:0)Multi-user müdahalesi:[Dönetici sayısı arttıkça, her kullanıcının aşırı sağlanmadığı gibi, sürekli müdahale büyüyor. Systems, gürültüyü kısıtlayandan ziyade sınırlı hale gelir. Bu yüzden CDMA kapasitesi yumuşaktır - daha fazla kullanıcı, her kullanıcının kesintisi.
  • [FONT:0)Latency:[Dönetici:[Dönlendirme için gerekli işlem gecikebilir, ancak modern dijital sinyal işlemcileri mikrosaniyelerde halleder.

Bu zorluklara rağmen, spektrum temel bir konsept olarak kalır.Nöre tabanlı sistemlerde bile, işlem kazancı ve frekans çeşitliliği ilkeleri dolaylı olarak doğrulanmış teknikler yoluyla uygulanır:0) kod çoklu erişim (SCMA)) ve [[PDMA).

Dış Kaynaklar

Daha fazla okuma için, aşağıdaki yazar kaynakları daha derin teknik detay sağlar:

  • [FONT:0)ITU-R Tavsiye M.2012 – IMT-R İlerideki kara radyo arayüzlerinin ayrıntılı özellikleri[Dönetici:0) - 4G'deki yay spektrumunun rolünü kapsar.
  • [FONT:0)3GPP TS 36.211 - Fiziksel kanallar ve modulation (LTE)) – DMA ve SC-FDMA'nın tanımı, bağlantıya yayılma dahil olmak üzere.
  • [FONT=0)3GPP TS 25.201 – Fiziksel katman - Genel açıklama (WCDMA)) – DSSS ve CDMA'yı UMTS'de tanımlar.
  • Magenta Kablosuz, “[Döntme:0)Spread Spectrum ve Interference üzerindeki Etkisi) – Konuyla ilgili erişilebilir beyaz kağıt.

Ahead: 6G'de Spectrum'u yayınlayın

6G'ye yapılan araştırmalar, yayılma spektrumu konseptleri yeniden gözden geçiriliyor. Terahertz iletişim, yüksek yol kaybı ve atmosferik absorpsiyon, frekans-hopping ve çok geniş bantlardan yararlanabilir.

Özetle, spektrum teknolojisi olmuştur ve modern mobil geniş bantlardan beklenen yüksek kapasite ve güvenilirlik, dar dilimler için savaşmak yerine genişleyen sinyallerin bilgeliği sadece daha önemli büyüyecektir.