Pulsformung und Spektrum in LTE

RF-Engineering ist ein Kompromiss zwischen: erforderlichem Funkspektrum (Bandbreite), Geschwindigkeit der Datenübertragung (Bitraten) und Komplexität der Implementierung. Die Impulsform, die zur Modulation komplexer Datensymbole auf die Funkträgerfrequenz verwendet wird, ist das Hauptelement dieser Geschichte.

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Impulsformen und die dazugehörigen Impulsformungsfilter untersucht und in privaten und kommerziellen Funksystemen eingesetzt. GSM verwendet beispielsweise einen GMSK-Filter (Gaussian Minimum Shift Keying), der Impulse erzeugt, die Sinus-/Cosinus-Wellenformen mit einer Gaußschen Kurve als Amplitude nahe kommen. WCDMA verwendet Root-Raised-Cosine-Roll-Off-Pulsformungsfilter.

Für einen Puls sind zwei Eigenschaften wichtig: die Darstellung im Zeitbereich und die Darstellung im Frequenzbereich. Im Zeitbereich kann man erkennen, „wie lange die Symbolimpulse auf Sendung sein werden“, und im Frequenzbereich kann das erforderliche Spektrum in Bezug auf die Bandbreite untersucht werden. Einer der einfachsten Zeitbereichsimpulse ist der Rechteckimpuls. Er springt einfach zum Zeitpunkt t=0 auf seine maximale Amplitude und nach der Pulsdauer TS springt er wieder auf 0 zurück. Diese Pulsform hat zwei große Vorteile.

Erstens ist es einfach zu implementieren, es ist kein komplexes Filtersystem erforderlich, um solche Impulse zu erkennen und zu erzeugen. Zweitens hat der Puls eine klar definierte Dauer. Nach TS ist die Signalamplitude Null. Dies ist ein großer Vorteil im Falle von Mehrwegeausbreitungsumgebungen, da es die Handhabung von Intersymbolinterferenzen vereinfacht. Wenn außerdem das nächste Symbol beginnt, nachdem der erste Impuls beendet ist, kommt es in einer Umgebung ohne Mehrpfad zu keiner Intersymbolinterferenz.

Für einen Empfänger bedeutet dies, dass keine komplizierten und teuren Mechanismen zur Unterdrückung von Intersymbolinterferenzen erforderlich sind. Ein Nachteil des Rechteckimpulses besteht darin, dass er ein recht großes Spektrum zuordnet.

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