5G TDM – Zwielokrotnianie Czasowe

5G TDM – Zwielokrotnianie Czasowe

Wczoraj uczyliśmy się o E-UTRAN w 5G. Dziś zrozumiesz, jak działa TDM – technika, która odgrywa kluczową rolę w podziale zasobów radiowych w sieciach komórkowych. W 5G TDM (Time Division Multiplexing) służy do rozdzielania użytkowników w czasie, co ma wpływ na efektywność wykorzystania pasma, opóźnienia, synchronizację i projektowanie ram czasowych.

Na czym polega TDM?

TDM to metoda, w której różne sygnały lub użytkownicy współdzielą to samo pasmo częstotliwości, ale w różnych przedziałach czasowych. Innymi słowy, każdy użytkownik dostaje „okienko czasowe”, w którym może przesyłać dane.

• Jeden kanał radiowy dzielony jest w czasie pomiędzy wielu użytkowników.
• Transmisje następują po sobie, ale nie nakładają się.
• W 5G, TDM jest zintegrowany z innymi technikami jak OFDM i MIMO.

Jak TDM działa w 5G NR?

W technologii 5G NR, zwłaszcza w trybie TDD (Time Division Duplex), TDM służy do rozdzielenia transmisji downlink i uplink w tym samym paśmie. Ramy czasowe są precyzyjnie podzielone, dzięki czemu nadawanie i odbiór nie kolidują.

Typowy przykład to:

• Sloty czasowe 0–3: downlink (stacja bazowa wysyła dane)
• Sloty czasowe 4: slot specjalny (ochrona, zmiana kierunku transmisji)
• Sloty czasowe 5–7: uplink (urządzenie przesyła dane)

Rama transmisyjna w 5G

W 5G, każda ramka transmisyjna ma długość 10 ms i składa się z 10 subramek po 1 ms. Każda subramka zawiera wiele slotów (np. 14 symboli OFDM). Podział slotów na downlink i uplink jest realizowany właśnie przez TDM.

Dlaczego TDM jest ważny w TDD?

5G w wielu krajach korzysta z pasm TDD (Time Division Duplex), gdzie to samo pasmo służy do nadawania i odbioru. Dzięki TDM możliwe jest elastyczne dostosowanie stosunku downlink/uplink do potrzeb użytkowników.

Przykład: w przypadku transmisji wideo wymagamy większego pasma downlink niż uplink. TDM umożliwia dynamiczne dostosowanie struktury ramki do dominującego kierunku ruchu.

Zalety TDM w 5G

• Efektywne wykorzystanie pasma częstotliwości
• Możliwość dynamicznego przydziału zasobów czasowych
• Wysoka elastyczność w paśmie TDD
• Łatwiejsza synchronizacja użytkowników i sieci

Wady TDM w 5G

• Potrzeba bardzo precyzyjnej synchronizacji
• Sloty ochronne zmniejszają efektywną przepustowość
• Nieoptymalne przy dużej liczbie użytkowników z małym ruchem

TDM vs OFDMA – jak współdziałają?

W 5G NR TDM nie działa samodzielnie – jest zintegrowany z OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), która dzieli pasmo w domenie częstotliwości. Dzięki temu użytkownicy są rozdzielani zarówno w czasie (TDM), jak i w częstotliwości (OFDMA).

Dla przykładu:

• Użytkownik A otrzymuje sloty 1, 3 i 5 w paśmie 3,4–3,5 GHz
• Użytkownik B otrzymuje sloty 2 i 4 w paśmie 3,5–3,6 GHz

Takie podejście zwiększa równoczesną obsługę wielu użytkowników z różnymi wymaganiami transmisyjnymi.

Zastosowania TDM w innych technologiach

TDM to nie tylko 5G. Wcześniejsze generacje, jak GSM czy UMTS, także wykorzystywały zwielokrotnianie czasowe. W GSM każdemu użytkownikowi przydzielano konkretny slot czasowy w ramce TDMA. W UMTS TDM był elementem zarządzania kanałami fizycznymi.

Podsumowanie architektury czasowej w 5G

Co dalej?

Teraz gdy rozumiesz TDM, jutro możemy przejść do innych aspektów 5G NR – np. schematów ramki elastycznej, konfiguracji slotów lub dynamicznego TDD, gdzie struktura ramki zmienia się w czasie w zależności od zapotrzebowania. To wszystko wpływa na realną wydajność sieci i jakość usług, które jako użytkownik odczuwasz każdego dnia.