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Fundamentos OFDM e SC-FDMA

Fundamentos do OFDM

OFDM foi selecionado para o downlink porque pode

  • Eficiência espectral aprimorada
  • Reduz o efeito ISI por multipath
  • Fornece melhor proteção contra desvanecimento seletivo de frequência

OFDM é um esquema que oferece boa resistência ao multipercurso e é agora amplamente reconhecido como o método de escolha para mitigar o multipercurso para banda larga sem fio. Ele pode ser estendido diretamente para um esquema de multiacesso chamado OFDMA, onde cada usuário recebe um conjunto diferente de subportadoras.

Melhoria da eficiência espectral de frequência

OFDM aumenta a eficiência espectral incorporando múltiplas portadoras no mesmo espaço de frequência como uma única portadora.

Reduzindo o impacto da interferência entre símbolos (ISI)

A melhoria da eficiência espectral de frequência requer a redução da interferência entre símbolos (ISI). Isso é conseguido por meio de uma redução de frequência mais estreita e alinhamento de nulos e picos entre diferentes frequências.

Melhor proteção contra desvanecimento de frequência

Subportadoras menores e largura de banda de bloco de recursos aumentam a robustez contra o desvanecimento relacionado à frequência. Com essa largura de banda de portadora menor, a largura de banda de coerência de frequência é muito menor do que os sistemas 3G, enquanto o fator de correlação é muito maior.< /p>

Como resultado, também será muito mais fácil implementar algoritmo de agendamento baseado em Agendamento Seletivo de Frequência para melhorar o rendimento do sistema da maneira mostrada abaixo.

Resistência ao desvanecimento seletivo de frequência

Fundamentos SC-FDMA

Single Carrier-FDMA é uma técnica de acesso múltiplo de portadora única recentemente desenvolvida que possui estrutura e desempenho semelhantes ao OFDMA. SC-FDMA pode ser visto como um sistema OFDMA especial com o sinal do usuário pré-codificado por transformada discreta de Fourier (DFT), portanto também conhecido como OFDMA pré-codificado por DFT ou OFDMA espalhado por DFT.

Uma vantagem proeminente do SC-FDMA sobre o OFDMA é o menor PAPR (relação de potência de pico para média) da forma de onda de transmissão para modulações de baixa ordem como QPSK e BPSK, o que beneficia os usuários móveis em termos de duração da bateria e eficiência energética.

Os sinais OFDM têm uma relação pico-média (PAR) mais alta – geralmente chamada de relação de potência pico-média (PAPR) do que os sinais de portadora única. A razão é que no domínio do tempo, um sinal multiportadora é a soma de muitos sinais de banda estreita. Em alguns momentos, esta soma é grande e outras vezes é pequena, o que significa que o valor de pico do sinal é substancialmente maior que o valor médio.

Este alto PAR é um dos desafios de implementação mais importantes que o OFDM enfrenta, porque reduz a eficiência e, portanto, aumenta o custo do amplificador de potência de RF, que é um dos mais componentes caros no rádio. A figura abaixo mostra a relação entre OFDM e SC-FDMA em LTE.

sc-fdma e ofdmaA principal diferença entre o esquema de transmissão downlink e uplink é que cada subportadora no uplink carrega informações sobre cada símbolo de modulação transmitido conforme mostrado na figura abaixo, enquanto no downlink cada subportadora carrega apenas informações relacionadas a um símbolo de modulação específico. Como resultado, o nível de potência do uplink devido ao SC-FDMA também precisa ser aumentado em 2~3dB para compensar o ruído extra devido ao maior espalhamento.

dft e subcarrier

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