Wat is het voordeel van SC-FDMA ten opzichte van OFDM?
Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) en Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) zijn zowel modulatie- als toegangstechnieken die worden gebruikt in draadloze communicatiesystemen, met name in 4G LTE- en 5G-netwerken. Elk heeft zijn voordelen, en in deze gedetailleerde uitleg zullen we de voordelen van SC-FDMA ten opzichte van OFDM onderzoeken:
Verlaagde piek-tot-gemiddelde vermogensverhouding (PAPR):
SC-FDMA vertoont een lagere PAPR vergeleken met OFDM. PAPR verwijst naar het verschil tussen het piekvermogen en het gemiddelde vermogen van het verzonden signaal. Een hoge PAPR kan problematisch zijn omdat het vereist dat eindversterkers in hun niet-lineaire gebied werken, wat leidt tot inefficiënties en vervorming. De lagere PAPR van SC-FDMA maakt hem energiezuiniger, waardoor een langere levensduur van de batterij in gebruikersapparaten mogelijk is en het stroomverbruik in basisstations wordt verminderd.
Verbeterde efficiëntie van de eindversterker :
Vanwege de lagere PAPR is SC-FDMA geschikter voor energiezuinige versterking, wat cruciaal is bij mobiele apparaten met een beperkte batterijcapaciteit. SC-FDMA-eindversterkers kunnen dichter bij hun lineaire bereik werken, waardoor vervorming wordt verminderd en de algehele efficiëntie wordt verbeterd.
Betere spectrale efficiëntie:
SC-FDMA kan een vergelijkbare spectrale efficiëntie bereiken als OFDM en tegelijkertijd voordelen bieden op het gebied van energie-efficiëntie. Dit maakt het een voorkeurskeuze in scenario’s waarin zowel spectrale als energie-efficiëntie belangrijk zijn, zoals mobiele communicatiesystemen.
Lagere interferentie:
SC-FDMA heeft een smallere bandbreedte vergeleken met OFDM. Deze smallere bandbreedte kan interferentie met aangrenzende frequentiebanden of aangrenzende cellen in een mobiel netwerk helpen verminderen, waardoor de algehele netwerkprestaties en spectrale coëxistentie worden verbeterd.
Lagere piekzendvermogen :
SC-FDMA vereist lagere piekzendvermogensniveaus vergeleken met OFDM om dezelfde datasnelheden te bereiken. Dit kan voordelig zijn in situaties waarin wettelijke beperkingen het maximaal toegestane zendvermogen beperken, waardoor SC-FDMA in dergelijke scenario’s een betere dekking en bereik kan bieden.
Verbeterde celrandprestaties :
Het verminderde piekzendvermogen en de lagere interferentieniveaus van SC-FDMA kunnen leiden tot betere prestaties aan de celrand. Gebruikers aan de rand van een cel kunnen een betere signaalkwaliteit en hogere datasnelheden ervaren in SC-FDMA-systemen, waardoor de algehele gebruikerservaring wordt verbeterd.
Frequentie-domein egalisatie :
SC-FDMA maakt gebruik van frequentiedomein-equalisatie, die robuuster kan zijn bij het omgaan met frequentieselectieve fadingkanalen. Dit maakt het geschikt voor scenario’s met uitdagende kanaalomstandigheden, zoals stedelijke omgevingen met multipath-voortplanting.
Lage latentie:
SC-FDMA kan een lagere latentie bieden in vergelijking met OFDM vanwege de kortere symboolduur. Lage latentie is essentieel voor realtime toepassingen zoals spraak- en video-oproepen, online gaming en autonome voertuigen, waarbij snelle reactietijden van cruciaal belang zijn.
Vereenvoudigde complexiteit van de ontvanger:
SC-FDMA-ontvangers zijn vaak eenvoudiger dan hun OFDM-tegenhangers omdat ze geen complexe symboolsynchronisatie en FFT-verwerking (Fast Fourier Transform) vereisen. Dit kan resulteren in een lagere complexiteit van de hardware van de ontvanger en een lager energieverbruik in gebruikersapparaten.
Compatibiliteit met uplinkcommunicatie:
SC-FDMA wordt vaak gebruikt in de uplink-richting (van gebruiker naar netwerk) in mobiele netwerken. De voordelen ervan, vooral op het gebied van energie-efficiëntie en PAPR-reductie, maken het zeer geschikt voor de uplink, waarbij gebruikersapparaten op batterijen gegevens naar het netwerk verzenden.
Robuustheid om verspreiding te vertragen:
SC-FDMA is robuuster in het vertragen van de verspreiding, wat het fenomeen is waarbij meerdere kopieën van een verzonden signaal met verschillende tijdsvertragingen bij de ontvanger aankomen als gevolg van multipath-voortplanting. De frequentiedomein-equalisatie van SC-FDMA helpt de effecten van vertragingsspreiding te verzachten, wat leidt tot verbeterde betrouwbaarheid in uitdagende kanaalomstandigheden.
Samenvattend biedt SC-FDMA verschillende voordelen ten opzichte van OFDM, waaronder verminderde PAPR, verbeterde efficiëntie van de eindversterker, betere spectrale efficiëntie, lagere interferentie en een lager piekzendvermogen. Deze voordelen maken SC-FDMA bijzonder geschikt voor mobiele communicatiesystemen, waarbij energie-efficiëntie, dekking en betrouwbaarheid cruciale overwegingen zijn. Hoewel OFDM nog steeds wordt gebruikt in de downlink, vertrouwt de uplink in veel mobiele netwerken op SC-FDMA om de prestaties en het stroomverbruik in gebruikersapparaten te optimaliseren.