[groman43]

Mirek @Malkof zapytał mnie jak bity są zamieniane na fale radiowe. Tak się składa, że na studiach jestem katowany takim oto obrazkiem.

Dane użytkownika => Kodowanie nadmiarowe => Modulacja => Kanał => Demodulacja => Dekodowanie =>
=> Dane użytkownika

Zdaniem moich wykładowców, w wyniku cyfrowej modulacji są generowane analogowe fale radiowe. Za każdym razem kiedy to słyszę, włos na plecach mi się jeży. Taka interpretacja jest ogromnym uproszczeniem. Moim zdaniem „kodowanie nadmiarowe” powinno zostać zastąpione przez „bit level processing” a „modulacja” przez „symbol / signal level processing”.

Kolejny problem polega na tym, że to także jest uproszczenie. Weźmy na przykład PUSCH używany w NR. Według 3GPP 38.212 bit level processing składa się z
- Dodania CRC dla transport blocku
- Wybóru grafu bazowego dla kodowania LDPC
- Podziału transport blocku na code blocki i dodanie CRC dla każdego code blocku
- Kodowania LDPC
- Rate matchingingu i interleavingu
- Sklejania z powrotem wszystkich code blocków
- Multiplexowania danych użytkownika i danych (moim zdaniem najgorsza część speca NR ever)

Dla porównania, według 38.211 symbol /signal level processing składa się ze
- Scramblingu
- Modulacji
- Mapowania na layery (jeśli korzystamy z MIMO)
- Transform precodingu (jeśli korzystamy z DFT-s-OFDM)
- Precodingu (nie tylko w przypadku kiedy korzystamy z MIMO)
- Mapowanie na wirtualne resource blocki a później na fizyczne
- Generowania właściwego sygnału OFDM w paśmie podstawowym
- Przesunięcia wygenerowanego sygnału na częstotliwość nośną oraz zapewnienia ciągłości fazy pomiędzy poszczególnymi symbolami OFDM

Jak się łatwo domyślić, każdy z kroków nie został wprowadzony dla ozdoby – ma swoje konkretne zadanie. Dodatkowo, każdy kanał fizyczny NR jest odrobinę inny, dlatego jego przetwarzanie też jest odrobinę inne.

Problem w tym, że to jeszcze nie koniec. Przede wszystkim jest to przetwarzanie z punktu widzenia speca. Kilka istotnych kwestii zostało tutaj pominięte to
- Rzeczy związane z mocą sygnału, takie jak digital gain, obliczenie back offu lub napięcia referencyjnego dla DACa (aby uniknąć jego przesterowania) oraz konfiguracja przedwzacniaczy i wzmacniacza mocy
- Konfiguracja clippera, aby uniknąć wysokiego PARP i jednocześnie nie wprowadzić za dużo zniekształceń sygnału
- Cyfrowa predystorcja sygnału, tak żeby skompensować nieliniowość wzmacniaczy
- Envelop tracking, tak aby zwiększyć efektywność wzmacniacza
- Sprzężenie zwrotne, tak aby skompensować ewentualne niedoskonałości toru analogowego
Wszystkie te punkty są związane z tym jak został zaprojektowany konkretny nadajnik. Dlatego nie zostały uwzględnione w specu.

W końcu, nie napisałem nic o odbiorniku. Z jednego prostego, ze względu na szum, interferencje, multipath, shadowing, fading i cholera wie co jeszcze zaprojektowanie dobrego odbiornika jest zwykle 10x trudniejsze niż nadajnika. Odbiornik musi zrobić channel estimation, korekcję fazową oraz częstotliwościową zanim w ogóle spróbuje zdemodulować sygnał. Dlatego architektura i algorytmy używane przez odbiornik są najbardziej skrywanymi tajemnicami firm zajmujących się telekomunikacją bezprzewodową.

Jak zwykle, zachęcam do zadawania pytań.

#telcozwykopem – tag do obserwowania / czarnolistowania.

#technologia #telekomunikacja #radiokomunikacja #5g