LTE (Long-Term Evolution) wykorzystuje wiele technik dostępu w celu efektywnej alokacji zasobów i umożliwienia komunikacji pomiędzy wieloma urządzeniami użytkownika (UE) a siecią LTE. Techniki te zapewniają optymalne wykorzystanie dostępnego widma, umożliwiając transmisję danych o dużej przepustowości i szybkości. Przyjrzyjmy się szczegółowo technikom wielodostępu stosowanym w LTE:
1. Wielodostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDMA):
- Zasada: OFDMA jest kluczową techniką wielodostępu w LTE, która dzieli dostępne widmo na wiele ortogonalnych podnośnych.
- Zastosowanie: Transmisje w łączu w górę i w dół są realizowane poprzez przypisanie podzbiorów podnośnych do poszczególnych UE, umożliwiając równoległą transmisję i odbiór. OFDMA umożliwia elastyczną alokację zasobów w oparciu o różne potrzeby różnych UE.
2. Wiele dostępu z podziałem częstotliwości pojedynczej nośnej (SC-FDMA):
- Zasada: SC-FDMA jest wykorzystywana w łączu w górę w celu wydajnej transmisji z UE do stacji bazowej LTE.
- Zastosowanie: Jest to forma multipleksowania w dziedzinie częstotliwości, w której każdemu UE przypisane są określone podnośne do transmisji. SC-FDMA zmniejsza stosunek mocy szczytowej do średniej, dzięki czemu jest bardziej odpowiedni do transmisji łącza zwrotnego o ograniczonej mocy.
3. Wielokrotny dostęp z podziałem czasu (TDMA):
- Zasada: TDMA dzieli czas na oddzielne przedziały i każdemu UE przydzielane są określone przedziały czasowe do komunikacji.
- Usage: TDMA jest używany w LTE do planowania transmisji zarówno w łączu wysyłającym, jak i pobierającym. Szczeliny czasowe są dynamicznie przypisywane do UE, umożliwiając wielu użytkownikom współdzielenie tej samej częstotliwości.
4. Wielokrotny dostęp do podziału przestrzeni kosmicznej (SDMA):
- Zasada: SDMA wymaga użycia wielu anten w stacji bazowej do jednoczesnej transmisji różnych strumieni danych.
- Zastosowanie: W LTE SDMA jest implementowane za pomocą technik takich jak wiele wejść i wyjść (MIMO), dzięki czemu stacja bazowa może obsługiwać wiele urządzeń UE jednocześnie poprzez przestrzenne oddzielanie przesyłanych strumieni danych.
5. Nieortogonalny wielokrotny dostęp (NOMA):
- Zasada: NOMA to technika, która pozwala wielu urządzeniom UE współdzielić te same zasoby czasu i częstotliwości.
- Zastosowanie: Zwiększa wydajność widmową, umożliwiając jednoczesną transmisję i odbiór wielu sygnałów. NOMA jest badana jako potencjalna technika dla przyszłych ulepszeń LTE.
6. Agregacja przewoźników (CA):
- Zasada: Agregacja nośnych polega na łączeniu wielu nośnych LTE w celu zwiększenia przepustowości.
- Zastosowanie: Umożliwia jednoczesną komunikację urządzeń UE na wielu nośnikach, zwiększając szybkość transmisji danych i ogólną przepustowość sieci. Agregacja nośnych jest szczególnie korzystna w scenariuszach z dostępnością fragmentarycznego widma.
7. Dynamiczny TDD (dupleksowanie z podziałem czasu):
- Zasada: Dynamiczny TDD obejmuje dynamiczne dostosowywanie przedziałów czasowych łącza w górę i w dół w oparciu o zapotrzebowanie ruchu.
- Zastosowanie: TDD to elastyczna technika wielokrotnego dostępu w LTE, a dynamiczna TDD umożliwia sieci dostosowanie alokacji szczelin czasowych w celu dostosowania do różnych wzorców ruchu, zapewniając efektywne wykorzystanie widma.
8. Dynamiczne udostępnianie widma (DSS):
- Zasada: DSS umożliwia elastyczne współdzielenie widma pomiędzy LTE i innymi technologiami bezprzewodowymi.
- Zastosowanie: Umożliwia LTE dynamiczne dostosowywanie przydziału widma w oparciu o zapotrzebowanie, współistniejąc z innymi technologiami we współdzielonych pasmach widma. DSS zwiększa wydajność widma i promuje efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów.
9. Sieci samoorganizujące się (SON):
- Zasada: Techniki SON umożliwiają automatyczną i adaptacyjną konfigurację parametrów sieci.
- Zastosowanie: SON przyczynia się do wydajnego wielokrotnego dostępu w LTE poprzez optymalizację parametrów komórki, zarządzanie zakłóceniami i zwiększanie ogólnej wydajności sieci poprzez automatyzację.
Wniosek:
Aby sprostać różnorodnym wymaganiom komunikacji bezprzewodowej, LTE wykorzystuje kombinację technik wielodostępu. OFDMA i SC-FDMA umożliwiają efektywne wykorzystanie częstotliwości, TDMA zapewnia dostęp oparty na czasie, SDMA zwiększa różnorodność przestrzenną, a NOMA bada nieortogonalne współdzielenie zasobów. Agregacja nośnych, dynamiczne TDD, dynamiczne udostępnianie widma i SON dodatkowo przyczyniają się do optymalizacji wydajności sieci, dostosowania do różnych wymagań ruchu i zapewnienia bezproblemowej obsługi użytkowników w sieciach LTE. Elastyczność i możliwości adaptacji tych technik wielodostępu sprawiają, że LTE jest solidną i skalowalną technologią zapewniającą szybkie i niezawodne usługi komunikacji bezprzewodowej.