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.
