LTE SC-FDMA i łącze LTE Uplink
LTE (Long-Term Evolution) wykorzystuje specyficzny schemat modulacji dla łącza w górę, znany jako wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości z pojedynczą nośną (SC-FDMA). SC-FDMA to schemat modulacji i dostępu zapewniający korzyści w przypadku transmisji łącza zwrotnego w sieciach LTE.
- Wprowadzenie do SC-FDMA i struktury ramek łącza zwrotnego
- Małżeństwo transmisji z jedną nośną i FDMA
- Łańcuchy transmisji i odbioru łącza Uplink SC-FDMA
- Porównanie stosunku mocy szczytowej do średniej (PAPR) z SC-FDMA i OFDMA
Oto kilka kluczowych aspektów LTE SC-FDMA i łącza LTE:
SC-FDMA w łączu LTE:
W kierunku łącza w górę LTE, jako schemat modulacji używany jest SC-FDMA. SC-FDMA to forma wielokrotnego dostępu z podziałem częstotliwości (FDMA), w której każdemu użytkownikowi przypisany jest określony podzbiór podnośnych do transmisji.
SC-FDMA oferuje przewagę nad tradycyjnymi schematami FDMA, zmniejszając stosunek mocy szczytowej do średniej (PAPR) i poprawiając efektywność energetyczną. Jest to szczególnie ważne w przypadku urządzeń mobilnych o ograniczonej mocy baterii.
Przydział zasobów łącza zwrotnego:
W LTE zasoby łącza zwrotnego są dynamicznie przydzielane różnym użytkownikom w oparciu o warunki i jakość ich kanałów. Alokacja zasobów łącza zwrotnego jest wykonywana przez stację bazową (eNodeB) przy użyciu technik takich jak planowanie łącza zwrotnego i kontrola mocy.
Zasoby łącza w górę są przydzielane w dziedzinie częstotliwości i dziedzinie czasu, określając podzbiór podnośnych i czas trwania transmisji dla każdego użytkownika.
Procedura dostępu losowego:
Łącze w górę LTE obejmuje procedurę dostępu losowego, która umożliwia UE żądanie dostępu do sieci i inicjowanie transmisji łącza w górę. Ta procedura jest używana do początkowego ustanawiania połączenia, przełączeń i innych wymian sygnalizacyjnych.
Podczas procedury dostępu swobodnego UE przesyła preambułę na określonym zestawie podnośnych, a eNodeB odpowiada przydziałem zasobów transmisji łącza zwrotnego.
Raportowanie jakości kanału łącza zwrotnego:
Raportowanie jakości kanału łącza zwrotnego jest istotną częścią operacji łącza wysyłającego LTE. UE okresowo mierzą jakość kanału łącza zwrotnego i raportują ją do eNodeB. Informacje te są wykorzystywane do alokacji zasobów, planowania i optymalizacji sterowania mocą.
Dzięki zastosowaniu SC-FDMA w łączu wysyłającym LTE osiąga równowagę pomiędzy wydajnością energetyczną, wydajnością widmową i wytrzymałością. SC-FDMA zmniejsza PAPR w porównaniu z innymi schematami modulacji, takimi jak wielokrotny dostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDMA), dzięki czemu nadaje się do transmisji łącza zwrotnego z urządzeń zasilanych bateryjnie. Dynamiczna alokacja zasobów łącza w górę, procedury dostępu swobodnego i raportowanie jakości kanału przyczyniają się do wydajnego i niezawodnego działania łącza w górę LTE.
Dlaczego SC-FDMA jest używany w łączu wysyłającym dla LTE?
SC-FDMA (wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości z pojedynczą nośną) jest używany w łączu w górę dla LTE (Long-Term Evolution) ze względu na kilka zalet, jakie oferuje w porównaniu z innymi schematami modulacji. Oto najważniejsze powody, dla których SC-FDMA jest wykorzystywane w łączu wysyłającym dla LTE:
Efektywność energetyczna:
SC-FDMA zapewnia lepszą wydajność energetyczną w porównaniu do innych schematów modulacji, takich jak OFDMA (wielokrotny dostęp z podziałem częstotliwości ortogonalnych). Charakteryzuje się niższym współczynnikiem mocy szczytowej do średniej (PAPR), co oznacza, że wzmacniacze mocy w urządzeniach użytkownika mogą działać wydajniej, zmniejszając zużycie energii i wydłużając żywotność baterii. Jest to szczególnie ważne w przypadku transmisji typu uplink z urządzeń zasilanych bateryjnie, takich jak smartfony i urządzenia IoT.
Niższe zakłócenia:
SC-FDMA oferuje niższy poziom zakłóceń pozapasmowych i wewnątrzpasmowych w porównaniu do OFDMA. Osiąga się to poprzez dystrybucję energii przesyłanego sygnału w węższym zakresie częstotliwości, co skutkuje zmniejszeniem zakłóceń na sąsiednich podnośnych. Niższy poziom zakłóceń poprawia ogólną wydajność systemu i umożliwia lepszą współpracę z sąsiednimi pasmami częstotliwości.
Lepsza wydajność odbiornika:
SC-FDMA wykazuje lepszą wydajność odbiornika pod względem złożoności odbiornika i tolerancji na błędy częstotliwości i szum fazowy. Złożoność odbiornika jest zmniejszona, ponieważ SC-FDMA wykorzystuje jedną nośną zamiast wielu nośnych, jak OFDMA. Dodatkowo SC-FDMA ma lepszą tolerancję na zanikanie selektywne pod względem częstotliwości i efekty Dopplera, które mogą pogorszyć działanie odbiornika.
Ciągła alokacja zasobów:
SC-FDMA umożliwia ciągłą alokację zasobów, co oznacza, że przydzielone podnośne sąsiadują ze sobą w dziedzinie częstotliwości. Jest to szczególnie korzystne w przypadku transmisji uplink, ponieważ pozwala na bardziej efektywną realizację wyrównywania w dziedzinie częstotliwości i upraszcza przetwarzanie odbiornika.
Kompatybilność z istniejącymi technologiami:
SC-FDMA zapewnia płynne przejście od starszych technologii, takich jak WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Zapewnia kompatybilność wsteczną poprzez ponowne wykorzystanie istniejącej infrastruktury WCDMA i komponentów częstotliwości radiowych, minimalizując potrzebę kosztownych aktualizacji.
Wykorzystując SC-FDMA w łączu wysyłającym, LTE osiąga dobrą równowagę pomiędzy wydajnością energetyczną, wydajnością widmową, wydajnością odbiornika i kompatybilnością ze starszymi technologiami. Te zalety sprawiają, że SC-FDMA doskonale nadaje się do transmisji uplink w LTE, zapewniając wydajną i niezawodną komunikację dla różnych urządzeń w sieci.