LTE SC-FDMA et liaison montante LTE

LTE (Long-Term Evolution) utilise un schéma de modulation spécifique pour la liaison montante connu sous le nom d’accès multiple par répartition en fréquence à porteuse unique (SC-FDMA). SC-FDMA est un schéma de modulation et d’accès qui offre des avantages pour la transmission en liaison montante dans les réseaux LTE.

Introduction au SC-FDMA et à la structure de trame de liaison montante
Mariage de la transmission à porteuse unique et du FDMA
Chaînes de transmission et de réception SC-FDMA en liaison montante
Comparaison du rapport de puissance crête/moyenne (PAPR) avec SC-FDMA et OFDMA

Voici quelques aspects clés du LTE SC-FDMA et de la liaison montante LTE :

SC-FDMA en liaison montante LTE :

Dans le sens de la liaison montante du LTE, SC-FDMA est utilisé comme schéma de modulation. SC-FDMA est une forme d’accès multiple par répartition en fréquence (FDMA) dans laquelle chaque utilisateur se voit attribuer un sous-ensemble spécifique de sous-porteuses pour la transmission.

Le SC-FDMA offre des avantages par rapport aux schémas FDMA traditionnels en réduisant le rapport puissance crête/moyenne (PAPR) et en améliorant l’efficacité énergétique. Ceci est particulièrement important pour les appareils mobiles dont la batterie est limitée.

Allocation des ressources de liaison montante :

Dans LTE, les ressources de liaison montante sont allouées dynamiquement à différents utilisateurs en fonction de l’état et de la qualité de leur canal. L’allocation des ressources de liaison montante est effectuée par la station de base (eNodeB) à l’aide de techniques telles que la planification de liaison montante et le contrôle de puissance.

Les ressources de liaison montante sont allouées dans le domaine fréquentiel et le domaine temporel, spécifiant le sous-ensemble de sous-porteuses et la durée de transmission pour chaque utilisateur.

Procédure d’accès aléatoire :

La liaison montante LTE comprend une procédure d’accès aléatoire qui permet aux UE de demander l’accès au réseau et de lancer une transmission de liaison montante. Cette procédure est utilisée pour l’établissement initial de la connexion, les transferts et autres échanges de signalisation.

Au cours de la procédure d’accès aléatoire, l’UE transmet un préambule sur un ensemble spécifique de sous-porteuses, et l’eNodeB répond par une attribution de ressources de transmission de liaison montante.

Rapports sur la qualité des canaux de liaison montante :

Les rapports sur la qualité des canaux de liaison montante constituent un élément essentiel des opérations de liaison montante LTE. Les UE mesurent périodiquement la qualité du canal de liaison montante et la signalent à l’eNodeB. Ces informations sont utilisées pour l’allocation des ressources, la planification et l’optimisation du contrôle de l’alimentation.

En utilisant SC-FDMA dans la liaison montante, le LTE atteint un équilibre entre efficacité énergétique, efficacité spectrale et robustesse. Le SC-FDMA réduit le PAPR par rapport à d’autres schémas de modulation tels que l’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence (OFDMA), ce qui le rend adapté aux transmissions en liaison montante à partir d’appareils alimentés par batterie. L’allocation dynamique des ressources de liaison montante, les procédures d’accès aléatoire et les rapports sur la qualité des canaux contribuent au fonctionnement efficace et fiable de la liaison montante LTE.

Pourquoi SC-FDMA est-il utilisé en liaison montante pour LTE ?

Le SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) est utilisé dans la liaison montante pour le LTE (Long-Term Evolution) en raison de plusieurs avantages qu’il offre par rapport aux autres schémas de modulation. Voici les principales raisons pour lesquelles SC-FDMA est utilisé dans la liaison montante pour LTE :

Efficacité énergétique :

Le SC-FDMA offre une meilleure efficacité énergétique par rapport à d’autres schémas de modulation tels que l’OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Il présente un rapport de puissance crête/puissance (PAPR) plus faible, ce qui signifie que les amplificateurs de puissance des appareils des utilisateurs peuvent fonctionner plus efficacement, réduisant ainsi la consommation d’énergie et prolongeant la durée de vie de la batterie. Ceci est particulièrement important pour les transmissions en liaison montante à partir d’appareils alimentés par batterie tels que les smartphones et les appareils IoT.

Interférences réduites :

Le SC-FDMA offre un niveau d’interférence hors bande et dans la bande inférieur à celui de l’OFDMA. Il y parvient en distribuant l’énergie d’un signal transmis sur une plage de fréquences plus étroite, ce qui réduit les interférences avec les sous-porteuses adjacentes. Des niveaux d’interférence plus faibles améliorent les performances globales du système et permettent une meilleure coexistence avec les bandes de fréquences voisines.

Meilleures performances du récepteur :

Le SC-FDMA présente de meilleures performances de récepteur en termes de complexité du récepteur et de tolérance aux erreurs de fréquence et au bruit de phase. La complexité du récepteur est réduite car le SC-FDMA utilise une seule porteuse au lieu de plusieurs porteuses comme l’OFDMA. De plus, le SC-FDMA a amélioré la tolérance aux évanouissements sélectifs en fréquence et aux effets Doppler, qui peuvent dégrader les performances du récepteur.

Allocation de ressources contiguës :

SC-FDMA permet une allocation de ressources contiguës, ce qui signifie que les sous-porteuses attribuées sont adjacentes les unes aux autres dans le domaine fréquentiel. Ceci est particulièrement avantageux pour la transmission en liaison montante, car cela permet une mise en œuvre plus efficace de l’égalisation dans le domaine fréquentiel et simplifie le traitement du récepteur.

Compatibilité avec les technologies existantes :

SC-FDMA offre une transition en douceur à partir des technologies existantes telles que WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Il permet une compatibilité ascendante en réutilisant l’infrastructure WCDMA et les composants radiofréquences existants, minimisant ainsi le besoin de mises à niveau coûteuses.

En utilisant SC-FDMA dans la liaison montante, le LTE atteint un bon équilibre entre efficacité énergétique, efficacité spectrale, performances du récepteur et compatibilité avec les technologies existantes. Ces avantages rendent le SC-FDMA bien adapté aux transmissions de liaison montante en LTE, fournissant une communication efficace et fiable pour divers appareils du réseau.