LTE SC-FDMA en LTE Uplink
LTE (Long-Term Evolution) maakt gebruik van een specifiek modulatieschema voor de uplink, bekend als Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA). SC-FDMA is een modulatie- en toegangsschema dat voordelen biedt voor uplink-transmissie in LTE-netwerken.
- Inleiding tot SC-FDMA en uplink-framestructuur
- Huwelijk van transmissie met één vervoerder en FDMA
- Uplink SC-FDMA zend- en ontvangstketens
- Peak to Average Power Ratio (PAPR) vergelijking met SC-FDMA en OFDMA
Hier zijn enkele belangrijke aspecten van LTE SC-FDMA en de LTE-uplink:
SC-FDMA in LTE-uplink:
In de uplink-richting van LTE wordt SC-FDMA gebruikt als modulatieschema. SC-FDMA is een vorm van Frequency Division Multiple Access (FDMA) waarbij aan elke gebruiker een specifieke subset van subdraaggolven wordt toegewezen voor verzending.
SC-FDMA biedt voordelen ten opzichte van traditionele FDMA-schema’s door de Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) te verminderen en de energie-efficiëntie te verbeteren. Dit is vooral belangrijk voor mobiele apparaten met een beperkt batterijvermogen.
Uplink-brontoewijzing:
Bij LTE worden de uplinkbronnen dynamisch toegewezen aan verschillende gebruikers op basis van hun kanaalomstandigheden en kwaliteit. De toewijzing van uplinkbronnen wordt uitgevoerd door het basisstation (eNodeB) met behulp van technieken zoals uplinkplanning en vermogensregeling.
De uplinkbronnen worden toegewezen in het frequentiedomein en het tijddomein, waarbij de subset van subdragers en de transmissieduur voor elke gebruiker worden gespecificeerd.
Willekeurige toegangsprocedure:
De LTE-uplink omvat een willekeurige toegangsprocedure waarmee UE’s toegang tot het netwerk kunnen aanvragen en een uplink-transmissie kunnen initiëren. Deze procedure wordt gebruikt voor het tot stand brengen van de eerste verbinding, overdrachten en andere signaleringsuitwisselingen.
Tijdens de willekeurige toegangsprocedure verzendt de UE een preambule op een specifieke set subdragers, en de eNodeB antwoordt met een toestemming voor uplink-transmissiebronnen.
Uplinkkanaalkwaliteitsrapportage:
Rapportage over de kwaliteit van uplinkkanalen is een essentieel onderdeel van LTE-uplinkactiviteiten. UE’s meten periodiek de kwaliteit van het uplinkkanaal en rapporteren dit aan de eNodeB. Deze informatie wordt gebruikt voor de toewijzing van middelen, planning en optimalisatie van energiebeheer.
Door SC-FDMA in de uplink te gebruiken, bereikt LTE een balans tussen energie-efficiëntie, spectrale efficiëntie en robuustheid. SC-FDMA vermindert de PAPR in vergelijking met andere modulatieschema’s zoals Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), waardoor het geschikt is voor uplink-transmissies van apparaten op batterijen. De dynamische toewijzing van uplinkbronnen, willekeurige toegangsprocedures en kanaalkwaliteitsrapportage dragen bij aan de efficiënte en betrouwbare werking van de LTE-uplink.
Waarom wordt SC-FDMA gebruikt in uplink voor LTE?
SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) wordt gebruikt in de uplink voor LTE (Long-Term Evolution) vanwege verschillende voordelen die het biedt ten opzichte van andere modulatieschema’s. Dit zijn de belangrijkste redenen waarom SC-FDMA wordt gebruikt in de uplink voor LTE:
Energie-efficiëntie:
SC-FDMA biedt een betere energie-efficiëntie vergeleken met andere modulatieschema’s zoals OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Het vertoont een lagere Peak-to-Average Power Ratio (PAPR), wat betekent dat de eindversterkers in gebruikersapparaten efficiënter kunnen werken, waardoor het stroomverbruik wordt verminderd en de levensduur van de batterij wordt verlengd. Dit is vooral belangrijk voor uplink-transmissies van apparaten die op batterijen werken, zoals smartphones en IoT-apparaten.
Lagere interferentie:
SC-FDMA biedt een lager niveau van out-of-band en in-band interferentie vergeleken met OFDMA. Dit wordt bereikt door de energie van een verzonden signaal over een smaller frequentiebereik te verdelen, wat resulteert in minder interferentie met aangrenzende hulpdraaggolven. Lagere interferentieniveaus verbeteren de algehele systeemprestaties en maken een betere coëxistentie met aangrenzende frequentiebanden mogelijk.
Betere ontvangerprestaties:
SC-FDMA vertoont betere ontvangerprestaties in termen van ontvangercomplexiteit en tolerantie voor frequentiefouten en faseruis. De complexiteit van de ontvanger wordt verminderd omdat SC-FDMA één enkele drager gebruikt in plaats van meerdere dragers zoals OFDMA. Bovendien heeft SC-FDMA een verbeterde tolerantie voor frequentieselectieve fading en Doppler-effecten, die de prestaties van de ontvanger kunnen verslechteren.
Aaneengesloten toewijzing van middelen:
SC-FDMA maakt aaneengesloten toewijzing van bronnen mogelijk, wat betekent dat de toegewezen subdraaggolven naast elkaar liggen in het frequentiedomein. Dit is vooral gunstig voor uplink-transmissie, omdat het een efficiëntere implementatie van frequentiedomein-equalisatie mogelijk maakt en de ontvangerverwerking vereenvoudigt.
Compatibiliteit met bestaande technologieën:
SC-FDMA zorgt voor een soepele overgang van oudere technologieën zoals WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Het maakt achterwaartse compatibiliteit mogelijk door de bestaande WCDMA-infrastructuur en radiofrequentiecomponenten te hergebruiken, waardoor de noodzaak voor dure upgrades wordt geminimaliseerd.
Door SC-FDMA in de uplink te gebruiken, bereikt LTE een goede balans tussen energie-efficiëntie, spectrale efficiëntie, ontvangerprestaties en compatibiliteit met oudere technologieën. Deze voordelen maken SC-FDMA zeer geschikt voor uplink-transmissies in LTE, waardoor efficiënte en betrouwbare communicatie wordt geboden voor verschillende apparaten in het netwerk.