4G LTE

Hier schrijf ik over LTE RF-linkbudget, basis maar belangrijke onderwerpen en criteria om te onthouden voor dekkingsplanning voor LTE. Laten we onderwerpen starten.

Waarom budget koppelen

Operators zijn terecht gefocust op de servicekwaliteit van een systeem en dekking is een belangrijk onderdeel van de servicekwaliteit van een systeem. Het doel van de planning van radionetwerken is om dekking, capaciteit, kwaliteit en kosten in evenwicht te brengen, zodat geen van deze op zichzelf kan worden beschouwd.

Er moet rekening worden gehouden met verschillende factoren tijdens de planning van de dekking van het LTE-systeem. Het instellen van deze parameters heeft invloed op de dekkingsradius en het aantal basisstations. LTE Link-budget, dekking en ontwerpvereisten moeten worden geanalyseerd bij het kiezen van parameters binnen de volgende parametergroepen:

• Vermeerderinggerelateerd
• Apparatuurgerelateerd
• LTE-specifiek
• Systeembetrouwbaarheid
• Specifieke overwegingen

De haalbare celradius kan worden afgeleid uit de op Excel gebaseerde linkbudgettools. De netwerkplanningstool biedt locatie-implementatie-specifieke simulatieanalyse om het aantal vereiste basisstations in het doelgebied te verkrijgen.

Het dekkingsgebied dat wordt aangeboden door een 3 sectoren- en Omni-site, samen met de dekkingsplanningsstroom, wordt hieronder weergegeven

Conventioneel LTE-linkbudget

Het doel van linkbudget in LTE-netwerkplanning is:

• Om factoren als penetratieverlies in gebouwen, verlies van feeders, antenneversterking en interferentie te gebruiken
• Marge van radioverbindingen om alle winsten en verliezen te berekenen die van invloed zijn op de uiteindelijke mobiele dekking
• Om het maximale toegestane verbindingsverlies te schatten op basis van het maximale zendvermogen van de terminal en de eNodeB-zendvermogentoewijzing.
• De dekkingsradius van een basisstation kan worden verkregen op basis van de maximale verbindingsverlieslimiet onder een bepaald voortplantingsmodel. De straal kan worden gebruikt bij een volgend ontwerp.

Linkbudgetparameters zijn als volgt gegroepeerd:

• Voortplanting (transmissie) gerelateerde parameters, zoals penetratieverlies, lichaamsverlies, feederverlies en achtergrondgeluid
• Apparatuurafhankelijke parameters, zoals het zendvermogen, de gevoeligheid van de ontvanger en de antenneversterking
• LTE-specifieke parameters, zoals de versterking van het pilootvermogen, de versterking van Multiple Input Multiple Output (MIMO), de randdekkingsgraad, de versterking van herhaalde codering, de interferentiemarge en de snelle fadingmarge
• Systeembetrouwbaarheidsparameters, zoals langzame fadingmarge
• Specifieke kenmerken die de uiteindelijke padversterking beïnvloeden

Het is erg belangrijk als we het hier hebben over LTE Planning-frequentiebandselectie en Cyclic Prefix-planning. Ik schrijf er de basisachtergrond van.

Frequentiebandselectie

Aangezien veel operators over de hele wereld spectrum in verschillende frequentiebanden bezitten, is het altijd een belangrijke overweging om te kiezen welke band ze voor LTE willen gebruiken. Parameters die van invloed zijn op de algehele mobiele dekking, zal ik hierna schrijven. Het is echter belangrijk om te onthouden dat veel componenten op het radiopad enigszins verschillende eigenschappen zullen hebben op verschillende frequentiebanden, waardoor de uiteindelijke dekkingsradius van de cel zal veranderen.

Antenneversterking, feederverlies, eindversterkeruitgang, voortplantingskarakteristieken, celrand-gebruikersdoorvoer en penetratieverlies zijn bijvoorbeeld allemaal afhankelijk van de gekozen werkfrequentie.

De onderstaande resultaten zijn een typische vergelijking in dekkingsradius tussen verschillende frequentiebanden. De eindresultaten zijn sterk afhankelijk van de daadwerkelijke parameters die worden gebruikt voor het klantontwerp.

Cyclische voorvoegselplanning

Hoewel Cyclic Prefix niet direct gerelateerd is aan frequentie- of spectrumtoewijzing, heeft het wel invloed op het daadwerkelijke celbereik dat kan worden bediend vanuit een logisch en signaalverwerkingsperspectief. Door een kleiner aantal symbolen (6) te dragen, wordt per cel een groter cyclisch voorvoegsel geconfigureerd om een ​​grotere vertraging in de voortplanting mogelijk te maken. Dit wordt ook wel lange CP genoemd.

De onderstaande afbeelding toont het verschil in symboolconfiguraties tussen de normale configuratie met 7 symbolen (normale lCP) versus 6 symbolen (lange CP-configuratie)

Meerdere technologieën plaatsen op meerdere frequentiebanden

Kiezen welke technologieën voor welk spectrum een ​​grote uitdaging is voor veel operators wereldwijd. Het is sterk afhankelijk van wat de operator al bezat en wat zijn toekomstige bedrijfsplan is.

Doorgaans zullen hogere frequentiebanden waarschijnlijk meer datacentrische diensten inzetten voor gebieden met een hoge dichtheid. Als gevolg hiervan is LTE waarschijnlijk de voorkeurstechnologie voor de meeste operators die datadiensten in de hogere frequentieband willen lanceren.

De onderstaande figuur is slechts één voorbeeld van wat klanten kunnen doen met meerdere technologieën en hun evolutie in verschillende frequentiebanden. Het is de verantwoordelijkheid van de radioplanner en accountmanagers om samen met de klant te bepalen wat de beste combinatie is om aan hun interesses te voldoen.

Voordelen van de SingleSON-oplossing:

• SingleSON brengt synergetische automatisering voor GSM, UMTS en LTE
• Het kan de operationele kosten opmerkelijk verlagen en de efficiëntie en een betere gebruikerservaring verbeteren.

Hier schrijf ik over LTE TDD-specifieke frequentieplanningoverwegingen. Waar u op moet letten en waarom voor TDD-frequentieplanning.

Het is heel gebruikelijk dat telecomoperatoren binnen de TDD-band van LTE een breder ongepaard spectrum hebben dan de bandbreedte gedefinieerde maximale draaggolfbandbreedte van 20 MHz. Als gevolg hiervan is de selectie van draaggolfbandbreedte voor meerdere draaggolfcondities ook complexer in TDD dan in FDD.

Bovendien is het naast elkaar bestaan ​​van WiMAX binnen hetzelfde TDD-spectrum ook heel gebruikelijk en dit heeft de carrier- en bandbreedteplanning voor het LTE TDD-netwerk verder gecompliceerd vanuit het perspectief van carrierplanning.

Planningsingenieurs moeten rekening houden met al deze variaties, samen met de doorvoer- en dekkingsvereisten van de klant, als het gaat om TDD-frequentieplanning.

Bovendien vereisen draaggolfbandbreedte, co-frequentie en tijdverdeling tussen uplink en downlink in TDD ook een zorgvuldige selectie van guardband en pilot-tijdslot (DwPTS, GP en UpPTS).

Als er niet voldoende scheiding wordt aangebracht, ontstaat er veel co-channel interferentie, wat de doorvoerprestaties aanzienlijk zal verslechteren.

Ten slotte moeten alle cellen, om TDD goed te laten werken, in de tijdsynchrone modus werken om te voorkomen dat er extra interferentie in het netwerk wordt geïntroduceerd. IEEE 1588v2-implementatie wordt aanbevolen en zal helpen de integriteit van tijdsynchronisatie binnen het LTE TDD-netwerk te garanderen.

Hier schrijf ik over elk kanaal van LTE met zijn functionaliteit. Hoeveel kanalen en wat het werkt.

LTE-kanaalfunctionaliteit. Lijst met kanalen met zijn werk

Fysieke kanalen

• PDSCH: fysiek downlink gedeeld kanaal
• PBCH: Fysiek uitzendkanaal
• PMCH: Fysiek multicastkanaal
• PDCCH: Fysiek downlink-controlekanaal
• PCFICH: Indicatiekanaal voor fysiek controleformaat
• PHICH: Fysiek hybride ARQ-indicatorkanaal

Referentiesignaal (RS)

• Celspecifieke RS
• UE-specifieke RS
• MBSFN RS

Synchronisatiesignaal (SCH)

• Primair synchronisatiesignaal (P-SCH)
• Secundair synchronisatiesignaal (S-SCH)

SCH gebruikt voor:

• Symboolsynchronisatie
• Framesynchronisatie
• Cel-ID bepaling

BCH geeft aan:

• Basis L1/L2 systeemparameters
• Downlink systeembandbreedte
• Referentiesignaalzendvermogen
• Multimedia-uitzending via een Single Frequency Network (MBSFN)-gerelateerde parameters
• Aantal zendantennes
• HARQ toewijzing van middelen

Besturingsgebied bestaat uit 1-3 OFDM-symbolen aan het begin van elk subframe, samengesteld uit besturingskanaalelementen (CCE’s)

• 4 Res = Resource-elementgroep (REG)
• 9 REG’s = 1 CCE

PCFICH – Indicatorkanaal voor fysiek controleformaat

• # van OFDM-symbolen van controlegebied

PHICH – Fysiek hybride ARQ-kanaal

• ACK/NACK-signalering

PDCCH – Fysiek downlink-controlekanaal

• Het roosteren
• UL-vermogensregeling

LTE-kanaalfunctionaliteit

1. Fysieke kanalen: Deze kanalen zijn verantwoordelijk voor de feitelijke overdracht van gegevens via de etherinterface. Ze bevatten:
   • Physical Downlink Shared Channel (PDSCH): Verzendt downlink-gebruikersgegevens naar het mobiele apparaat.
   • Physical Uplink Shared Channel (PUSCH): Draagt ​​uplink-gebruikersgegevens over van het mobiele apparaat naar het basisstation.
   • Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH): Geeft informatie over het aantal OFDM-symbolen (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dat wordt gebruikt voor besturingssignalering.
   • Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH): Biedt bevestiging of negatieve bevestiging (ACK/NACK) voor uplinkgegevens.
2. Logische kanalen: Logische kanalen dragen informatie uit een hogere laag en worden gebruikt voor controle- en beheerdoeleinden. Ze bevatten:
   • Logisch besturingskanaal (LCC): Verwerkt besturingsinformatie zoals planningsverzoeken en opdrachten voor energiebeheer.
   • Logical Traffic Channel (LTC): Draagt ​​gebruikersgegevens over tussen de MAC-lagen (Medium Access Control) en RLC (Radio Link Control).
3. Transportkanalen: Deze kanalen dienen als interface tussen de hogere laagprotocollen en de fysieke laag voor efficiënte gegevensoverdracht. Voorbeelden zijn onder meer:
   • Broadcast Channel (BCH): Verzendt systeeminformatie en celspecifieke parameters.
   • Multicast Broadcast Single Frequency Network Channel (MBSFN): Faciliteert efficiënte multicast- en uitzenddiensten.
   • Physical Random Access Channel (PRACH): Gebruikt voor initiële toegang en verzoeken voor willekeurige toegang vanaf mobiele apparaten.
4. Besturingskanalen: Besturingskanalen zijn essentieel voor de coördinatie tussen het basisstation en mobiele apparaten. Ze bevatten:
   • Physical Control Channel (PCCH): Verzendt besturingsinformatie die relevant is voor alle gebruikers binnen een cel.
   • Physical Downlink Control Channel (PDCCH): Draagt ​​planningstoewijzingen en andere besturingsinformatie voor downlinkgegevens.
   • Physical Uplink Control Channel (PUCCH): Gebruikt door mobiele apparaten om besturingsinformatie naar het basisstation te verzenden.

In essentie vormen LTE-kanalen de ruggengraat van het LTE-communicatiesysteem, waardoor de overdracht van gebruikersgegevens, besturingssignalen en managementinformatie mogelijk is. Deze kanalen werken samen om efficiënte en betrouwbare draadloze communicatie te garanderen, waardoor LTE een veelzijdige en algemeen aanvaarde technologie is voor snelle mobiele datadiensten.

Meerdere antennes in LTE kunnen ook worden gebruikt om hetzelfde signaal uit te zenden, op de juiste manier gewogen voor elk antenne-element, zodat het effect is dat de verzonden straal in de richting van de ontvanger en weg van interferentie wordt gefocusseerd, waardoor de ontvangen SINR wordt verbeterd.

De bundelvormende gewichtsvector moet de antenneversterking in de richting van de gewenste gebruiker vergroten en tegelijkertijd de versterking in de richtingen van interferenties minimaliseren.

Beamforming kan een aanzienlijke verbetering opleveren in het dekkingsbereik, de capaciteit en de betrouwbaarheid. Om zendbundelvorming uit te voeren, moet de zender nauwkeurige kennis van het kanaal hebben, wat in het geval van TDD gemakkelijk beschikbaar is vanwege kanaalwederkerigheid, maar voor FDD vereist een feedbackkanaal om de kanaalkarakteristieken te leren, dus dit is niet geïmplementeerd in LTE Release 8 of 9 nog.

Vanaf vandaag is straalvorming alleen specifiek voor LTE TDD en kan het werken onder 4×4- of 8×2-configuraties.

Een populair algoritme voor bundelvorming is gebaseerd op de richting van aankomst, waarbij de binnenkomende signalen naar een ontvanger kunnen bestaan ​​uit gewenste energie en interferentie-energie, bijvoorbeeld van andere gebruikers of uit multipath-reflecties.

De verschillende signalen kunnen worden gekarakteriseerd in termen van de DOA of de aankomsthoek (AOA) van elk ontvangen signaal. Elke DOA kan worden geschat door gebruik te maken van EUTRAN-signaalverwerkingstechnieken zoals gevraagd in 3GPP-TS 36-214. Uit deze verworven DOA’s extraheert een bundelvormer een weegvector voor de antenne-elementen en gebruikt deze om het gewenste signaal van een specifieke gebruiker te verzenden of te ontvangen, terwijl de ongewenste interferentiesignalen worden onderdrukt.

Idealiter heeft de bundelvormer eenheidsversterking voor de gewenste gebruiker en twee nullen in de richtingen van twee interferenties, en kan hij nullen plaatsen in de richtingen van interferenties. De op DOA gebaseerde straalvormer wordt in dit geval vaak de nulstuurstraalvormer genoemd. De nulstuurstraalvormer kan worden ontworpen om interfererende signalen alleen volledig te neutraliseren als het aantal van dergelijke signalen strikt kleiner is dan het aantal antenne-elementen.

Normaal gesproken bestaat er een afweging tussen nul interferentie en de gewenste verloren winst. Tot nu toe hebben we aangenomen dat de array-responsvectoren van verschillende gebruikers met overeenkomstige AOA’s bekend zijn.

In de praktijk zal elk oplosbaar multipad waarschijnlijk meerdere onopgeloste componenten bevatten die vanuit aanzienlijk verschillende invalshoeken komen. In dit geval is het niet mogelijk om een ​​discrete AOA te associëren met een signaal dat de antenne-array raakt. Daarom is de op DOA gebaseerde bundelvormer alleen levensvatbaar in LOS-omgevingen of in omgevingen met beperkte lokale verstrooiing rond de zender.

Spatial multiplexing is waarbij meerdere onafhankelijke streams over meerdere antennes worden verzonden. Als de ontvanger ook meerdere antennes heeft, kunnen de stromen worden gescheiden met behulp van ruimtelijke multiplexing.

In plaats van de diversiteit te vergroten, worden in dit geval meerdere antennes gebruikt om de datasnelheid of capaciteit van het systeem te vergroten. In een rijke multipath-omgeving kan de capaciteit van het systeem theoretisch lineair worden vergroot met het aantal antennes bij het uitvoeren van ruimtelijke multiplexing.

Zelfs twee op de juiste afstand van elkaar geplaatste antennes lijken voldoende te zijn om de meeste diepe vervagingen te elimineren, wat een veelbelovend beeld schetst van de potentiële voordelen van ruimtelijke diversiteit. Een belangrijk voordeel van ruimtelijke diversiteit ten opzichte van tijd- en frequentiediversiteit is dat er geen extra bandbreedte of vermogen nodig is om te profiteren van ruimtelijke diversiteit. De kosten van elke extra antenne, de RF-keten en de bijbehorende signaalverwerking die nodig is om te moduleren

of het demoduleren van meerdere ruimtelijke stromen is misschien niet te verwaarlozen, maar deze afweging is vaak zeer aantrekkelijk voor een klein aantal antennes

In tegenstelling tot zenddiversiteit en bundelvorming werkt ruimtelijke multiplexing echter voornamelijk onder goede SINR-omstandigheden.

Een 2 × 2 MIMO-systeem verdubbelt de piekdoorvoercapaciteit van LTE, maar het is onwaarschijnlijk dat dit voor alle gebruikers in de cel mogelijk zal zijn vanwege variatie in SINR. De capaciteit, of maximale datasnelheid, groeit net als wanneer de SINR groot is.

Als de SNR hoog is, is ruimtelijke multiplexing optimaal. Aan de andere kant, wanneer de SINR laag is, is de strategie voor capaciteitsmaximalisatie het verzenden van een enkele gegevensstroom, met behulp van diversiteitsvoorcodering. Hoewel de capaciteitswinst veel kleiner is dan bij hoge SINR, groeit de capaciteit nog steeds ongeveer lineair, aangezien de capaciteit lineair is met SINR in het lage-SINR-regime.

Als het mobiele station slechts één antenne heeft, kan LTE nog steeds ruimtelijke multiplexing ondersteunen door te coderen voor meerdere gebruikers in de uplink. Dit wordt Multi-User MIMO (MU-MIMO) genoemd.

De matrix die wordt gebruikt voor ruimtelijke multiplexing met twee antennes wordt hieronder weergegeven.

Wat is de basis achter MIMO voor LTE

MIMO en andere ruimtelijke diversiteitsschema’s voor het verzenden zijn een nieuwere toepassing dan het ontvangen van diversiteit en zijn pas begin jaren 2000 op grote schaal geïmplementeerd. Omdat de signalen die door verschillende zendantennes worden verzonden met elkaar interfereren, is verwerking vereist bij zowel de zender als de ontvanger om versterking te bereiken terwijl de ruimtelijke interferentie wordt verwijderd of op zijn minst wordt verzwakt.

Door meerdere antennes te gebruiken om meerdere informatiepaden naar UE’s te verzenden, kan een betere doorvoer of een lagere SINR-vereiste worden bereikt en zijn de frequentieselectieve kenmerken van LTE perfect voor de implementatie van dergelijke technologieën.

Over het algemeen zijn er twee MIMO-modi: open en gesloten lus.

Als de meerdere antennes zich al bij het basisstation bevinden voor uplink-ontvangstdiversiteit, zijn de extra kosten van het gebruik ervan voor zenddiversiteit bovendien zeer laag. Zendschema’s met meerdere antennes – zowel zenddiversiteit als ruimtelijke multiplexing – worden vaak gecategoriseerd als open lus of gesloten lus. Hieronder wordt een signaalverwerkingsdiagram op hoog niveau weergegeven.

Open Loop MIMO

Open-lussystemen vereisen geen kennis van het kanaal bij de zender. Als gevolg hiervan vinden open-lusbewerkingen plaats wanneer het toegangsnetwerk geen informatie of feedback van de UE heeft om coderingsaanpassingen uit te voeren of als het signaal niet goed genoeg is.

De onderstaande afbeelding toont een mogelijke opstelling van N-antennes + M-invoerlagen in ruimtelijke multiplexing

Gesloten lus MIMO

Integendeel, gesloten-lussystemen vereisen kanaalkennis bij de zender, waardoor kanaalwederkerigheid nodig is – hetzelfde uplink- en downlink-kanaal, mogelijk in TDD – of, gebruikelijker, een feedbackkanaal van de ontvanger naar de zender.

In tegenstelling tot open lus vinden dus gesloten lusoperaties plaats wanneer het toegangsnetwerk dynamische aanpassingen uitvoert op basis van feedback van de UE. De onderstaande afbeelding toont een functioneel beeld van MIMO met gesloten lus.

Als gevolg hiervan kan een nauwkeurigere coderingstoepassing worden toegepast op de communicatie met de UE. De onderstaande afbeelding laat zien waar de voorcoderingsfunctie kan voorkomen in een N-antenne met M invoerlagen

In modus 5 (Multi-user MIMO) ontvangen verschillende UE’s downlinkgegevens van verschillende antennes. Als gevolg hiervan wordt de totale doorvoer per cel verhoogd.

LTE Frame-structuur en Resource Block Architectuur

LTE (Long-Term Evolution) maakt gebruik van een complexe frame-structuur en een geavanceerde resource block (RB)-architectuur om efficiënte draadloze communicatie te realiseren. De manier waarop LTE zijn frequentie- en tijdsbronnen organiseert, bepaalt de prestaties en efficiëntie van het netwerk.

Frame-structuur in LTE

LTE maakt gebruik van een orthogonale frequentiedeling multiplexing (OFDM)-gebaseerde structuur voor downlink en een Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA)-gebaseerde structuur voor uplink. Dit zorgt voor minder interferentie en een efficiëntere spectrumbenutting.

De LTE-frame-structuur is afhankelijk van de duplexmodus die wordt gebruikt:

• Frequency Division Duplex (FDD): Uplink en downlink hebben gescheiden frequentiebanden.
• Time Division Duplex (TDD): Uplink en downlink delen dezelfde frequentieband maar worden in de tijd gescheiden.

Basisstructuur van een LTE-frame

Elk LTE-frame heeft een duur van 10 ms en bestaat uit 10 subframes van elk 1 ms. Elk subframe bevat twee slots van 0,5 ms, en een slot bestaat uit meerdere OFDM-symbolen.

Parameter	Waarde
Frame-duur	10 ms
Aantal subframes per frame	10
Aantal slots per subframe	2
Aantal OFDM-symbolen per slot	6 of 7 (afhankelijk van cyclic prefix)

OFDM-symbolen in een slot kunnen worden aangepast afhankelijk van of een normale cyclic prefix (7 symbolen per slot) of een uitgebreide cyclic prefix (6 symbolen per slot) wordt gebruikt.

Ressource Block (RB) architectuur

De LTE-resource-allocatie is gebaseerd op een Resource Block (RB)-structuur. Een resource block is de kleinste eenheid van spectrumtoewijzing en bestaat uit meerdere subcarriers in frequentiedomein en OFDM-symbolen in tijdsdomein.

Kenmerken van een resource block

• Een resource block bestaat uit 12 subcarriers in frequentiedomein.
• De totale breedte van een resource block is 180 kHz (12 x 15 kHz).
• Elk RB heeft een tijdsduur van 1 slot (0,5 ms).
• Een resource block bevat 12 x 7 = 84 resource elementen bij normale cyclic prefix.

Toewijzing van resource blocks

Resource blocks worden dynamisch toegewezen aan gebruikers op basis van de netwerkbelasting en gebruikersverkeer. Het aantal RB’s per gebruiker hangt af van verschillende factoren, zoals de kanaalstatus, modulatietechniek en QoS-vereisten.

De LTE-frame-structuur is ontworpen om hoge datasnelheden en lage latentie te ondersteunen door efficiënte tijd- en frequentieallocatie. Resource blocks vormen de kern van de LTE-toewijzing van radioresources en spelen een cruciale rol in het optimaliseren van de netwerkprestaties.

De sleutel om OFDM in de praktijk realiseerbaar te maken is het gebruik van het FFT-algoritme, dat een lage complexiteit heeft. Om de IFFT/FFT een ISI-vrij kanaal te laten creëren, moet het kanaal een cirkelvormige convolutie lijken te bieden. Het toevoegen van een cyclisch voorvoegsel aan het verzonden signaal om een ​​signaal te creëren dat lijkt op een cirkelvormige convolutie en dit wordt gedaan door het laatste deel van elk OFDM-symbool naar de voorkant van elk symbool te kopiëren met de lengte van een bewakingsinterval, om een ​​cyclisch te vormen voorvoegsel (CP).

Ook, om te voorkomen dat het bewakingsinterval de orthogonaliteit tussen de subdraaggolven vernietigt, mag de vertraging van elk pad het bewakingsinterval niet overschrijden waarbij het aantal golfvormen binnen de integrale tijd van de FFT een geheel getal is.

Het cyclische voorvoegsel, hoewel elegant en eenvoudig, is niet helemaal gratis. Het wordt geleverd met zowel een bandbreedte- als een stroomboete.

Aangezien er redundante symbolen worden verzonden, neemt ook de vereiste bandbreedte voor OFDM toe. Op dezelfde manier moet een extra symbool worden afgetrokken van het zendvermogenbudget. Daarom draagt ​​het cyclische voorvoegsel een vermogensstraf van v dB met zich mee, naast de bandbreedteboete.

Samenvattend brengt het gebruik van het cyclische voorvoegsel datasnelheid- en vermogensverliezen met zich mee. De “verspilde” stroom is steeds belangrijker geworden in een draadloos systeem met beperkte interferentie, waardoor interferentie ontstaat voor naburige gebruikers.

Waarbij L het vermogen is dat wordt gebruikt voor niet-CP-transmissie. In het geval dat er een grote vertragingsspreiding is, b.v. vanwege de grote celradius kan een uitgebreide CP-optie worden gebruikt.

OFDM Fundamenteel

OFDM is geselecteerd voor de downlink omdat dit kan

• Verbeterde spectrale efficiëntie
• Verminder het ISI-effect door multipath
• Bied betere bescherming tegen frequentieselectieve vervaging

OFDM is een schema dat goede weerstand biedt tegen multipath en nu algemeen wordt erkend als de voorkeursmethode voor het beperken van multipath voor draadloze breedband. Het kan eenvoudig worden uitgebreid naar een multi-toegangsschema genaamd OFDMA, waarbij aan elke gebruiker een andere set subdragers wordt toegewezen.

Frequentie Spectrale efficiëntieverbetering

OFDM verhoogt de spectrale efficiëntie door meerdere draaggolven in dezelfde frequentieruimte op te nemen als een enkele draaggolf.

De impact verminderen door inter-symboolinterferentie (ISI)

Verbetering van de spectrale frequentie-efficiëntie vereist de vermindering van Inter-symboolinterferentie (ISI). Dit wordt bereikt door een strakkere frequentie-roll-off en uitlijning van nulpunten en pieken tussen verschillende frequenties.

Betere bescherming tegen frequentievervaging

Kleinere subdraaggolf- en resourceblokbandbreedte vergroten de robuustheid tegen frequentiegerelateerde fading. Met deze kleinere draaggolfbandbreedte is de frequentiecoherentiebandbreedte veel kleiner dan bij 3G-systemen, terwijl de correlatiefactor veel hoger is.

Als gevolg hiervan zal het ook veel eenvoudiger zijn om een ​​planningsalgoritme te implementeren op basis van frequentieselectieve planning om de systeemdoorvoer te verbeteren op de manier die hieronder wordt weergegeven.

SC-FDMA Fundamenteel

Single Carrier-FDMA is een recent ontwikkelde single-carrier meervoudige toegangstechniek die een vergelijkbare structuur en prestaties heeft als OFDMA. SC-FDMA kan worden gezien als een speciaal OFDMA-systeem waarbij het signaal van de gebruiker vooraf is gecodeerd door discrete Fourier-transformatie (DFT), vandaar ook bekend als DFT-voorgecodeerde OFDMA of DFT-spread OFDMA.

Een opvallend voordeel van SC-FDMA ten opzichte van OFDMA is de lagere PAPR (piek-tot-gemiddelde vermogensverhouding) van de zendgolfvorm voor modulaties van lage orde zoals QPSK en BPSK, wat de mobiele gebruikers ten goede komt in termen van batterijduur en energie-efficiëntie.

OFDM-signalen hebben een hogere piek-tot-gemiddelde verhouding (PAR) – vaak een piek-tot-gemiddelde vermogensverhouding (PAPR) genoemd dan signalen met één draaggolf. De reden is dat in het tijdsdomein een multidraaggolfsignaal de som is van vele smalbandige signalen. Op sommige momenten is deze som groot en op andere momenten klein, wat betekent dat de piekwaarde van het signaal aanzienlijk groter is dan de gemiddelde waarde.

Deze hoge PAR is een van de belangrijkste implementatie-uitdagingen waarmee OFDM wordt geconfronteerd, omdat het de efficiëntie vermindert en daarmee de kosten verhoogt van de RF-vermogensversterker, een van de duurste componenten in de radio. De onderstaande figuur toont de relatie tussen OFDM en SC-FDMA in LTE.

Het belangrijkste verschil tussen het downlink- en uplink-transmissieschema is dat elke subdraaggolf in de uplink informatie over elk verzonden modulatiesymbool draagt, zoals weergegeven in onderstaande figuur, terwijl in de downlink elke subdraaggolf alleen informatie draagt ​​die betrekking heeft op één specifiek modulatiesymbool. Als gevolg hiervan moet het uplink-vermogensniveau als gevolg van SC-FDMA ook met 2~3dB worden verhoogd om de extra ruis als gevolg van meer spreiding te compenseren.