ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ πτυχιακη εργασια: Μελετη και προσομοιωση LTE (Long Term Evolution) πομπου κινητης κυψελωτης τηλεφωνιας. Loli Endrin (1260) Επιβλέπων καθηγητής: Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου.
Long Term Evolution Βασίζεται στο UMTS Downlink / Uplink 100 Mbps / 50 Mbps (20MHz φάσμα) BW 1.5, 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz OFDMA (TDD, FDD) στο Downlink, SC-FDMA στο Uplink Καλύτερο handover Υπηρεσίες μεταγωγής πακέτων MIMO τεχνολογίες Διαφορετικές τεχνικές μετάδοσης
Αρχιτεκτονική Συστήματος User Equipment Smartphone , ταμπλετ Δίκτυο πρόσβασης (EUTRAN) Διαχειρίζεται επικοινωνίες μεταξύ κινητών - EPC Το δίκτυο κορμου (Core Network) Έλεγχος UE, δημιουργία φορέων σύνδεσης
LTE Interface Turbo Κώδικες Trellis termination Κωδικοποιητής PCCC με 2 coders 8 καταστάσεων ρυθμού1/3 και εσωτερικό αναδιατάκτη Trellis termination Παίρνουμε τα trail bits από την ανάδραση του shift register Turbo code internal Interleaver Quadratic permutation polynomial (QPP) interleaver ARQ Stop and wait GO back N Selective Repeat HARQ
LTE Interface OFDM Ορθογωνικότητα Διαμόρφωση και χαρτογράφηση Πολλαπλοί φορείς ορθογώνιοι μεταξύ τους Διαίρεση φάσματος σε στενά κανάλια (subcarriers) Ορθογωνικότητα Εξαλείφει Inter Carrier Interference (ICI) Πολλαπλά σήματα σε κοινό κανάλι Ανίχνευση χωρίς παρεμβολή Διαμόρφωση και χαρτογράφηση
LTE Interface Cyclic Prefix PAPR (λόγος μέγιστης προς μέσης ισχύος Δημιουργία ISI λόγω πολλαπλής μετάδοσης Περιορίζετε με το διάστημα ασφαλείας στην αρχή του συμβόλου PAPR (λόγος μέγιστης προς μέσης ισχύος
Φυσικό επίπεδο Πολλαπλή πρόσβαση στο κανάλι TDD FDD Downlink Radio Frame type 2 (10 ms)
Φυσικό επίπεδο Resource grid Resource block Resource element Αποτελείται από RB Resource block Χρησιμοποιούνται για αντιστοίχιση καναλιών σε RE Resource element Κάθε στοιχείο στο RG για ένα antenna port p Μικρότερο μέγεθος χρόνου – συχνότητας
Δομή download physical channel Scrambling (additive scrambler) Μετατρέπει κωδικολέξεις εισόδου σε ακολουθίες bit modulo 2 πρόσθεση με pseydo-random ακολουθίες Διαμόρφωση QPSK, 16-QAM, 64-QAM μιγαδικά διαμορφωμένα σύμβολα βάση πινάκων αντιστοίχισης Αντιστοίχιση σε επίπεδα Προ-κωδικοποίηση Επεξεργασία των σημάτων πριν την μετάδοση Αντιστοίχιση σε resource elements Βάση κριτηρίων (είδος καναλιού, είδος σήματος, antenna port εκπομπής)
EVM Προσφέρουν καλή ανάλυση των ψηφιακών σημάτων Ακριβής τύπο εξασθένισης και την πηγή της Λανθασμένη θέση λήψης οφείλεται σε παράγοντες θορύβου
Εκτελεση 1 Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Διαμόρφωση: QPSK BW: 5 MHz fc: 2000 MHz PAPR: 9,77 dB Διάρκεια: 100μs Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Εξαγωγή PAPR με την βοήθεια του MATLAB Δημιουργία CCDF μέσω MATLAB Πιθανότητα η ισχύς του σήματος να βρίσκεται πάνω από το μέσο επίπεδο της ισχύος. Τo CCDF συμβαδίζει με το PAPR
Εκτελεση 1 Σήμα I - Q Φάσμα σήματος Διακρίνεται κεντρική συχνότητα Θόρυβος στο σήμα. BW 5ΜΗz
Εκτελεση 1 Διάγραμμα αστερισμού Average EVM(dB) EVM / πλαίσιο (dB) BCH_Avg_EVM_dB -66.891 PCFICH_Avg_EVM_dB -68.156 PDCCH_Avg_EVM_dB -77.001 PHICH_Avg_EVM_dB -83.114 PSCH_Avg_EVM_dB -66.950 SSCH_Avg_EVM_dB -66.226 Διάγραμμα αστερισμού Average EVM(dB) EVM / πλαίσιο (dB) Διαφορετική για κάθε πλαίσιο. Δεν υπάρχει κανονική ροή EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -67.153 -68.492 -77.182 -84.951 -68.787 -66.496 1 -66.461 -67.867 -76.851 -82.339 -65.698 -66.284 2 -67.092 -68.129 -76.977 -82.510 -66.904 -65.918
Εκτελεση 2 Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Διαμόρφωση: 16-QAM BW: 10 MHz fc: 2000 MHz PAPR: 11,19dB Διάρκεια: 100μs Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Εξαγωγή PAPR με την βοήθεια του MATLAB Δημιουργία CCDF μέσω MATLAB Πιθανότητα η ισχύς του σήματος να βρίσκεται πάνω από το μέσο επίπεδο της ισχύος. Τo CCDF συμβαδίζει με το PAPR
Εκτελεση 2 Σήμα I - Q Φάσμα σήματος Διακρίνεται κεντρική συχνότητα Διακυμάνσεις λόγω θορύβου στο σήμα. BW 10ΜΗz
Εκτελεση 2 Διάγραμμα αστερισμού 16-QAM Average EVM(dB) - φυσιολογικές Δεν υπάρχει κανονική ροή Average EVM (dB) BCH_Avg_EVM_dB -63.926 PCFICH_Avg_EVM_dB -68.821 PDCCH_Avg_EVM_dB -78.170 PHICH_Avg_EVM_dB -80.116 PSCH_Avg_EVM_dB -64.398 SSCH_Avg_EVM_dB -63.895 EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -64.348 -70.194 -78.731 -82.157 -63.404 -65.378 1 -63.895 -67.291 -77.523 -77.660 -64.561 -61.639 2 -63.570 -69.534 -78.346 -82.229 -65.443 -66.056
Εκτελεση 3 Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Διαμόρφωση: 64 - qam BW: 15 MHz fc: 2000 MHz PAPR: 9,77 dB Διάρκεια: 100μs Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Εξαγωγή PAPR με την βοήθεια του MATLAB Δημιουργία CCDF μέσω MATLAB Πιθανότητα η ισχύς του σήματος να βρίσκεται πάνω από το μέσο επίπεδο της ισχύος. Τo CCDF συμβαδίζει με το PAPR
Εκτελεση 3 Σήμα I - Q Φάσμα σήματος Διακρίνεται κεντρική συχνότητα Διακυμάνσεις λόγω θορύβου στο σήμα. BW 15ΜΗz
Εκτελεση 3 Διάγραμμα αστερισμού 16-QAM Average EVM(dB) - φυσιολογικές BCH_Avg_EVM_dB -65.686 PCFICH_Avg_EVM_dB -69.557 PDCCH_Avg_EVM_dB -78.361 PHICH_Avg_EVM_dB -81.531 PSCH_Avg_EVM_dB -65.609 SSCH_Avg_EVM_dB -66.454 Διάγραμμα αστερισμού 16-QAM Average EVM(dB) - φυσιολογικές EVM /πλαίσιο (dB) – φυσιολογικές Αυξομειώσεις EVM. Δεν υπάρχει κανονική ροή EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -64.248 -68.896 -78.226 -81.131 -64.095 -64.647 1 -66.401 -69.994 -78.477 -81.989 -67.306 -67.499 2 -66.813 -69.866 -78.384 -81.516 -66.039 -68.015
Εκτελεση 4 Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Διαμόρφωση: 64 - qam BW: 20 MHz fc: 2000 MHz PAPR: 11,72 dB Διάρκεια: 100μs Ισχύς εκπομπής σήματος LTE Εξαγωγή PAPR με την βοήθεια του MATLAB Δημιουργία CCDF μέσω MATLAB Πιθανότητα η ισχύς του σήματος να βρίσκεται πάνω από το μέσο επίπεδο της ισχύος. Τo CCDF συμβαδίζει με το PAPR
Εκτελεση 4 Σήμα I - Q Φάσμα σήματος Διακρίνεται κεντρική συχνότητα Διακυμάνσεις λόγω θορύβου στο σήμα. BW 20 ΜΗz
Εκτελεση 4 Διάγραμμα αστερισμού 16-QAM Average EVM(dB) - φυσιολογικές BCH_Avg_EVM_dB -66.223 PCFICH_Avg_EVM_dB -69.274 PDCCH_Avg_EVM_dB -76.464 PHICH_Avg_EVM_dB -75.649 PSCH_Avg_EVM_dB -66.108 SSCH_Avg_EVM_dB -66.654 Διάγραμμα αστερισμού 16-QAM Average EVM(dB) - φυσιολογικές EVM /πλαίσιο (dB) – φυσιολογικές Αυξηση EVM (BCH, PCFICH, PDCCH, SSCH) Αυξομείωση (PHICH, PSCH) EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -65.388 -68.931 -76.399 -75.712 -64.996 -65.357 1 -66.548 -69.359 -76.478 -75.499 -66.989 -66.915 2 -66.878 -69.556 -76.516 -75.739 -66.605 -68.065
συγκριση RUN 1 – 9,77 dB RUN 2 – 11,19 dB RUN 3 – 9,77 dB
συγκριση RUN 1 – 5 MHz RUN 3 – 15 MHz RUN 2 – 10 MHz RUN 4 – 20 MHz
συγκριση RUN 1 RUN 3 RUN 2 RUN 4 Average EVM (dB) Average EVM (dB) BCH_Avg_EVM_dB -66.891 PCFICH_Avg_EVM_dB -68.156 PDCCH_Avg_EVM_dB -77.001 PHICH_Avg_EVM_dB -83.114 PSCH_Avg_EVM_dB -66.950 SSCH_Avg_EVM_dB -66.226 RUN 1 Average EVM (dB) BCH_Avg_EVM_dB -65.686 PCFICH_Avg_EVM_dB -69.557 PDCCH_Avg_EVM_dB -78.361 PHICH_Avg_EVM_dB -81.531 PSCH_Avg_EVM_dB -65.609 SSCH_Avg_EVM_dB -66.454 RUN 3 Average EVM (dB) BCH_Avg_EVM_dB -63.926 PCFICH_Avg_EVM_dB -68.821 PDCCH_Avg_EVM_dB -78.170 PHICH_Avg_EVM_dB -80.116 PSCH_Avg_EVM_dB -64.398 SSCH_Avg_EVM_dB -63.895 RUN 2 Average EVM (dB) BCH_Avg_EVM_dB -66.223 PCFICH_Avg_EVM_dB -69.274 PDCCH_Avg_EVM_dB -76.464 PHICH_Avg_EVM_dB -75.649 PSCH_Avg_EVM_dB -66.108 SSCH_Avg_EVM_dB -66.654 RUN 4
συγκριση EVM ανά πλαίσιο (dB) EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -67.153 -68.492 -77.182 -84.951 -68.787 -66.496 1 -66.461 -67.867 -76.851 -82.339 -65.698 -66.284 2 -67.092 -68.129 -76.977 -82.510 -66.904 -65.918 EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -64.348 -70.194 -78.731 -82.157 -63.404 -65.378 1 -63.895 -67.291 -77.523 -77.660 -64.561 -61.639 2 -63.570 -69.534 -78.346 -82.229 -65.443 -66.056 EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -64.248 -68.896 -78.226 -81.131 -64.095 -64.647 1 -66.401 -69.994 -78.477 -81.989 -67.306 -67.499 2 -66.813 -69.866 -78.384 -81.516 -66.039 -68.015 EVM ανά πλαίσιο (dB) Frame BCH_EVM_dB PCFICH_EVM_dB PDCCH_EVM_dB PHICH_EVM_dB PSCH_EVM_dB SSCH_EVM_dB -65.388 -68.931 -76.399 -75.712 -64.996 -65.357 1 -66.548 -69.359 -76.478 -75.499 -66.989 -66.915 2 -66.878 -69.556 -76.516 -75.739 -66.605 -68.065
συμπερασματα Αποτελεσματική απόδοση Επιτρεπτά όρια τιμών PAPR και EVM Σωστή αποστολή σημείων εκτός κάποιων σημείων που δεν επηρεάζουν την λειτουργία του συστήματος Η OFDM τεχνική προστατεύει το σύστημα από διασυμβολικές παρεμβολές Ευέλικτο ρυθμιζόμενο σύστημα ανάλογα τις ανάγκες
Ευχαριστω!!!