FDMA s jedním nosičem - Single-carrier FDMA

Modulace propustného pásma
Analogová modulace
Digitální modulace
Hierarchická modulace
Rozprostřete spektrum
Viz také

Single-carrier FDMA ( SC-FDMA ) je schéma vícenásobného přístupu s frekvenčním dělením . Nazývá se také lineárně předkódovaný OFDMA ( LP-OFDMA ). Stejně jako ostatní schémata vícenásobného přístupu (TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA) se zabývá přiřazením více uživatelů ke sdílenému komunikačnímu prostředku. SC-FDMA lze interpretovat jako lineárně předkódované schéma OFDMA v tom smyslu, že má další krok zpracování DFT předcházející konvenčnímu zpracování OFDMA.

SC-FDMA přitáhl velkou pozornost jako atraktivní alternativa k OFDMA , zejména v uplinkové komunikaci, kde nižší poměr špičkového k průměrnému výkonu ( PAPR ) značně prospívá mobilnímu terminálu, pokud jde o účinnost vysílacího výkonu a sníženou cenu výkonového zesilovače. Bylo přijato jako uplinkové schéma vícenásobného přístupu v 3GPP Long Term Evolution (LTE) nebo Evolved UTRA (E-UTRA).

Výkonnost SC-FDMA ve vztahu k OFDMA byla předmětem různých studií. I když je výkonová mezera malá, díky výhodě SC-FDMA nízké PAPR je žádoucí bezdrátový přenos uplink v mobilních komunikačních systémech, kde má energetická účinnost vysílače zásadní význam.

Struktura vysílače a přijímače LP-OFDMA / SC-FDMA

Zpracování přenosu SC-FDMA je velmi podobné zpracování OFDMA. Pro každého uživatele je sekvence přenášených bitů mapována do komplexní konstelace symbolů ( BPSK , QPSK nebo M- kvadraturní amplitudová modulace ). Pak jsou různým vysílačům (uživatelům) přiřazeny různé Fourierovy koeficienty. Toto přiřazení se provádí v blocích mapování a demapování. Strana přijímače zahrnuje jeden demapovací blok, jeden IDFT blok a jeden detekční blok pro každý přijímaný uživatelský signál. Stejně jako v OFDM se mezi bloky symbolů zavádějí ochranné intervaly (nazývané cyklické předpony) s cyklickým opakováním, aby se efektivně eliminovalo mezisymbolové rušení z časového šíření (způsobené vícecestným šířením) mezi bloky.

V SC-FDMA je umožněn vícenásobný přístup mezi uživateli přiřazením různých uživatelů různým sadám nepřekrývajících se Fourierových koeficientů (dílčích nosných). Toho je dosaženo na vysílači vložením (před IDFT) tichých Fourierových koeficientů (na pozicích přidělených jiným uživatelům) a jejich odstraněním na straně přijímače po DFT.

Lokalizované mapování a distribuované mapování

Charakteristickým rysem SC-FDMA je, že vede k vysílacímu signálu s jednou nosnou, na rozdíl od OFDMA, což je přenosové schéma s více nosnými. Mapování pomocných nosných lze rozdělit do dvou typů: lokalizované mapování a distribuované mapování. V lokalizovaném mapování jsou výstupy DFT mapovány na podmnožinu po sobě jdoucích dílčích nosných, čímž je omezují pouze na zlomek šířky pásma systému. V distribuovaném mapování jsou DFT výstupy vstupních dat přiřazeny subnosným po celé šířce pásma nekontinuálně, což má za následek nulovou amplitudu pro zbývající subnosné. Zvláštní případ distribuovaného SC-FDMA se nazývá prokládaný SC-FDMA ( IFDMA ), kde jsou obsazené dílčí nosné rovnoměrně rozmístěny po celé šířce pásma.

Díky své vlastní struktuře jediné nosné je hlavní výhodou SC-FDMA oproti OFDM a OFDMA to, že jeho vysílací signál má nižší poměr špičkového k průměrnému výkonu (PAPR), což má za následek uvolněné konstrukční parametry ve vysílací cestě předplatitele jednotka. Důvod spočívá intuitivně ve skutečnosti, že tam, kde OFDM vysílací symboly přímo modulují více dílčích nosných, jsou SC-FDMA vysílací symboly nejprve zpracovány N-bodovým DFT blokem.

V OFDM, stejně jako SC-FDMA, je vyrovnání dosaženo na straně přijímače po výpočtu DFT vynásobením každého Fourierova koeficientu komplexním číslem. Lze tedy snadno potlačit kmitočtově selektivní blednutí a fázové zkreslení . Výhodou je, že ekvalizace ve frekvenční doméně pomocí FFT vyžaduje méně výpočtů než konvenční ekvalizace v časové doméně, které vyžadují multi-tap FIR nebo IIR-filtry. Méně výpočtů vede k méně složené zaokrouhlovací chybě, kterou lze považovat za numerický šum.

Souvisejícím konceptem je kombinace přenosu jedné nosné se schématem ekvalizace kmitočtové domény s jednou nosnou (SC-FDE). Přenos s jednou nosnou, na rozdíl od SC-FDMA a OFDM, na vysílači nepoužívá žádný IDFT nebo DFT, ale zavádí cyklickou předponu k transformaci konvoluce lineárního kanálu na kruhovou. Po odstranění cyklické předpony na přijímači se použije DFT, aby se dosáhlo ve frekvenční doméně, kde lze použít jednoduché schéma ekvalizace vyrovnávací domény s jednou nosnou (SC-FDE), následované operací IDFT.

SC-FDMA.svg

Užitečné vlastnosti

  1. Nízký PAPR (činitel výkyvu)
  2. Nízká citlivost na posun frekvence nosné
  3. Méně citlivý na nelineární zkreslení, a proto umožňuje použití levných výkonových zesilovačů
  4. Větší odolnost proti spektrálním nulovým hodnotám

Viz také

Reference

  1. ^ Hyung G. Myung, Junsung Lim a David J. Goodman, „ Single Carrier FDMA pro bezdrátový přenos Uplink “, IEEE Vehicular Technology Magazine, sv. 1, č. 3. září 2006, s. 30–38
  2. ^ H. Ekström, A. Furuskär, J. Karlsson, M. Meyer, S. Parkvall, J. Torsner a M. Wahlqvist, „Technical Solutions for the 3G Long-Term Evolution“, IEEE Commun. Mag., Sv. 44, č. 3, březen 2006, s. 38–45
  3. ^ Projekt partnerství třetí generace (3GPP); Skupina s technickými specifikacemi Rádiová přístupová síť; Aspekty fyzické vrstvy pro rozvinutou UTRA, http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25814.htm
  4. ^ M. Danish Nisar, Hans Nottensteiner a Thomas Hindelang, „ On Limits Performance of DFT-Spread OFDM Systems “, na šestnáctém IST Mobile Summit, červenec 2007 v Budapešti, Maďarsko.
  5. ^ BE Priyanto, H. Codina, S. Rene, TB Sorensen, P. Mogensen, „Počáteční vyhodnocení výkonu SC-FDMA založeného na DFT-OFDM SC-FDMA pro UTRA LTE Uplink“, IEEE Vehicular Technology Conference (VTC) 2007 Spring, Dublin, Irsko, duben 2007
  6. ^ N. Benvenuto a S. Tomasin, „O srovnání mezi OFDM a modulací jedné nosné s DFE pomocí dopředného filtru ve frekvenční doméně,“ IEEE Trans. o Commun., sv. 50, č. 6. června 2002, str. 947–955
  7. ^ Lídr Xixia v oblasti konvergovaného testování IP, „Single Carrier FDMA v LTE“, 915-2725-01 Rev, listopad 2009.
  8. ^ HG Myung, J. Lim a DJ Goodman, „Poměr špičkového a průměrného výkonu signálů FDMA s jedním nosičem s tvarováním pulzu“, 17. výroční mezinárodní sympozium IEEE o osobní, vnitřní a mobilní rádiové komunikaci (PIMRC '06), Helsinky, Finsko, září 2006
  9. ^ D. Falconer, SL Ariyavisitakul, A. Benyamin-Seeyar a B. Eidson, „Vyrovnání kmitočtové domény pro širokopásmové bezdrátové systémy s jedním nosičem“, IEEE Commun. Mag., Sv. 40, č. 4, duben 2002, s. 58–66