LTE (Long-Term Evolution) nutzt Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) als Modulationsschema. OFDM ist eine Schlüsseltechnologie bei der Übertragung von Daten über das Hochfrequenzspektrum und bietet mehrere Vorteile in Bezug auf Effizienz und Robustheit.
OFDM verstehen:
1. Frequenzmultiplex:
OFDM ist eine Form des Frequency Division Multiplexing (FDM). Beim herkömmlichen FDM werden Daten über mehrere Trägerfrequenzen gleichzeitig übertragen. Allerdings liegen diese Träger oft zu nahe beieinander, was zu Störungen führt, die als Übersprechen bezeichnet werden. OFDM löst dieses Problem durch die Verwendung orthogonaler Träger.
2. Orthogonale Träger:
Bei OFDM sind die Träger orthogonal zueinander, d. h. sie stehen mathematisch senkrecht zueinander. Diese Orthogonalität minimiert Interferenzen zwischen den Trägern und ermöglicht einen engen Abstand zwischen den Trägern, ohne dass es zu Übersprechen kommt. Diese Eigenschaft ermöglicht eine effiziente Nutzung des verfügbaren Frequenzspektrums.
3. Symbolstruktur:
OFDM unterteilt den Datenstrom in mehrere parallele Unterkanäle, die jeweils durch einen separaten Träger dargestellt werden. Diese Unterkanäle werden unabhängig voneinander moduliert und ihre Signale werden kombiniert, um das endgültige Sendesignal zu erzeugen. Diese Parallelisierung trägt zu den hohen Datenraten bei, die mit OFDM erreichbar sind.
LTE und OFDM:
LTE verwendet OFDM als Modulationsschema für den Downlink (von der Basisstation zum Benutzergerät). Der Einsatz von OFDM in LTE bringt mehrere Vorteile mit sich:
1. Skalierbarkeit:
OFDM ermöglicht die Skalierbarkeit der Bandbreite und ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Kanalbandbreiten für verschiedene Einsatzszenarien. LTE unterstützt verschiedene Bandbreiten wie 5 MHz, 10 MHz und 20 MHz und bietet Betreibern so Flexibilität bei der Optimierung der Netzwerkleistung.
2. Widerstand gegen Multipath-Fading:
OFDM eignet sich gut für den Umgang mit Multipath-Fading, einem Phänomen, bei dem Signale mehrere Wege nehmen, um den Empfänger zu erreichen, was zu Verzögerungen und Signalverzerrungen führt. Die Orthogonalität der Träger in OFDM trägt dazu bei, die Auswirkungen des Mehrwegeschwunds zu mildern und die Signalzuverlässigkeit zu verbessern.
3. Effiziente Spektrumnutzung:
Der Einsatz von OFDM durch LTE ermöglicht eine effiziente Nutzung des Frequenzspektrums. Die orthogonalen Träger ermöglichen eine hohe spektrale Effizienz, was bedeutet, dass mehr Daten innerhalb einer bestimmten Bandbreite übertragen werden können.
Uplink und OFDMA:
Während LTE hauptsächlich OFDM im Downlink verwendet, nutzt der Uplink (vom Benutzergerät zur Basisstation) OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). OFDMA ist eine Erweiterung von OFDM, die den Mehrfachzugriff einführt, indem es verschiedenen Benutzern ermöglicht, gleichzeitig auf mehreren Unterträgern zu übertragen.
1. Ressourcenzuteilung:
OFDMA im Uplink ermöglicht eine effiziente Ressourcenzuweisung, sodass mehrere Benutzer das verfügbare Spektrum gemeinsam nutzen können. Jedem Benutzer wird eine Teilmenge von Unterträgern zugewiesen, und diese Teilmengen können basierend auf den Datenanforderungen der Benutzer dynamisch zugewiesen werden.
2. Flexibilität:
OFDMA erhöht die Flexibilität des LTE-Uplinks und unterstützt verschiedene Benutzerszenarien und unterschiedliche Verkehrsanforderungen. Es ist besonders effektiv bei der Bewältigung der Burst-Charakteristik von Uplink-Übertragungen in der Mobilkommunikation.
Abschluss:
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass LTE überwiegend OFDM für seinen Downlink verwendet, was Vorteile wie Skalierbarkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Multipath-Fading und effiziente Spektrumsnutzung bietet. Im Uplink nutzt LTE OFDMA, eine Erweiterung von OFDM, um Mehrfachzugriff und effiziente Ressourcenzuteilung zu ermöglichen.