stringtranslate.com

FDMA с одним носителем

Single-carrier FDMA ( SC-FDMA ) — это схема множественного доступа с частотным разделением . Первоначально известная как Carrier Interferometry , она также называется линейно-предкодированной OFDMA ( LP-OFDMA ). Как и другие схемы множественного доступа (TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA), она занимается назначением нескольких пользователей общему ресурсу связи. SC-FDMA можно интерпретировать как схему OFDMA с линейным предкодированием , в том смысле, что она имеет дополнительный этап обработки DFT, предшествующий обычной обработке OFDMA.

SC-FDMA привлек большое внимание как привлекательная альтернатива OFDMA , особенно в восходящей связи, где более низкое отношение пиковой к средней мощности ( PAPR ) значительно выгодно мобильному терминалу с точки зрения эффективности мощности передачи и снижения стоимости усилителя мощности. Отсюда SC-FDMA и получил свое название: это сигнал OFDM, который имитирует характеристики сигнала QAM с одной несущей. [1] Он был принят в качестве схемы множественного доступа восходящей линии связи в 3GPP Long Term Evolution (LTE) или Evolved UTRA (E-UTRA). [2] [3] [4]

Производительность SC-FDMA по сравнению с OFDMA была предметом различных исследований. [5] [6] [7] Хотя разрыв в производительности невелик, преимущество SC-FDMA в виде низкого PAPR делает его предпочтительным для беспроводной передачи данных по восходящей линии связи в системах мобильной связи, где эффективность мощности передатчика имеет первостепенное значение.

Структура передатчика и приемника

Обработка передачи SC-FDMA очень похожа на обработку OFDMA. Для каждого пользователя последовательность передаваемых битов отображается в сложное созвездие символов ( BPSK , QPSK или M- QAM ). Затем разным передатчикам (пользователям) назначаются разные коэффициенты Фурье. Это назначение выполняется в блоках отображения и обратного отображения. Сторона приемника включает один блок обратного отображения, один блок IDFT и один блок обнаружения для каждого принимаемого пользовательского сигнала. Так же, как в OFDM , защитные интервалы (называемые циклическими префиксами) с циклическим повторением вводятся между блоками символов с целью эффективного устранения межсимвольных помех от временного распространения (вызванного многолучевым распространением) среди блоков.

В SC-FDMA множественный доступ между пользователями становится возможным благодаря назначению разным пользователям разных наборов неперекрывающихся коэффициентов Фурье (поднесущих). Это достигается на передатчике путем вставки (до IDFT) молчаливых коэффициентов Фурье (в позициях, назначенных другим пользователям), и их удаления на стороне приемника после DFT.

Локализованное и распределенное картографирование

Отличительной особенностью SC-FDMA является то, что он приводит к сигналу передачи с одной несущей, в отличие от OFDMA, который является схемой передачи с несколькими несущими. Отображение поднесущих можно разделить на два типа: локализованное отображение и распределенное отображение. При локализованном отображении выходные данные DFT отображаются на подмножество последовательных поднесущих, тем самым ограничивая их только частью полосы пропускания системы. При распределенном отображении выходные данные DFT входных данных назначаются поднесущим по всей полосе пропускания не непрерывно, что приводит к нулевой амплитуде для оставшихся поднесущих. Особый случай распределенного SC-FDMA называется чередующимся SC-FDMA (IFDMA), где занятые поднесущие равномерно распределены по всей полосе пропускания. [8]

Благодаря своей присущей структуре с одной несущей, выдающееся преимущество SC-FDMA над OFDM и OFDMA заключается в том, что его передаваемый сигнал имеет более низкое отношение пиковой мощности к средней (PAPR), что приводит к смягчению проектных параметров в передающем тракте абонентского устройства. Интуитивно, причина заключается в том, что там, где символы передачи OFDM напрямую модулируют несколько поднесущих, символы передачи SC-FDMA сначала обрабатываются N-точечным блоком DFT. [9]

В OFDM, а также SC-FDMA, выравнивание достигается на стороне приемника, после вычисления DFT, путем умножения каждого коэффициента Фурье на комплексное число. Таким образом, частотно-селективное замирание и фазовые искажения можно легко нейтрализовать. Преимущество состоит в том, что выравнивание в частотной области с использованием FFT требует меньше вычислений, чем обычное выравнивание во временной области, которое требует многоотводных FIR или IIR-фильтров. Меньшее количество вычислений приводит к меньшей ошибке округления, которую можно рассматривать как числовой шум.

Связанная концепция — это комбинация передачи с одной несущей со схемой выравнивания частоты в области с одной несущей (SC-FDE). [10] Передача с одной несущей, в отличие от SC-FDMA и OFDM, не использует IDFT или DFT на передатчике, но вводит циклический префикс для преобразования линейной свертки канала в циклическую. После удаления циклического префикса на приемнике применяется DFT для перехода в частотную область, где может быть использована простая схема выравнивания частоты в области с одной несущей (SC-FDE), за которой следует операция IDFT.

Полезные свойства

  1. Низкий PAPR (коэффициент амплитуды)
  2. Низкая чувствительность к смещению несущей частоты
  3. Менее чувствителен к нелинейным искажениям и, следовательно, позволяет использовать недорогие усилители мощности.
  4. Повышенная устойчивость к спектральным нулям

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "SC-FDMA против OFDM-модуляции - MATLAB и Simulink". www.mathworks.com . Получено 2024-04-15 .
  2. ^ Myung, Hyung; Lim, Junsung; Goodman, David (2006). «FDMA с одной несущей для беспроводной передачи по восходящей линии связи» (PDF) . Журнал IEEE Vehicular Technology . 1 (3): 30–38. doi :10.1109/MVT.2006.307304. S2CID  12743526.
  3. ^ Экстром, Х.; Фурускар, А.; Карлссон, Дж.; Мейер, М.; Парквалл, С.; Торснер, Дж.; Вальквист, М. (2006). «Технические решения для долгосрочной эволюции 3G». Журнал IEEE Communications . 44 (3): 38–45. doi :10.1109/MCOM.2006.1607864. S2CID  1168131.
  4. ^ "Техническая спецификация групповой сети радиодоступа; аспекты физического уровня для развитой UTRA". Проект партнерства третьего поколения (3GPP) .
  5. ^ Нисар, Мухаммад Даниш; Ноттенштайнер, Ханс; Хинделанг, Томас (2007). «О предельных характеристиках систем OFDM с DFT-распределением». 16-й саммит IST по мобильной и беспроводной связи 2007 г. (PDF) . стр. 1–4. doi :10.1109/ISTMWC.2007.4299159. ISBN 978-1-4244-1662-2. S2CID  6077115.
  6. ^ Priyanto, Basuki E.; Codina, Humbert; Rene, Sergi; Sorensen, Troels B.; Mogensen, Preben (2007). "Первоначальная оценка производительности DFT-Spread OFDM на основе SC-FDMA для UTRA LTE Uplink". 2007 IEEE 65th Vehicular Technology Conference - VTC2007-Spring . стр. 3175–3179. doi :10.1109/VETECS.2007.650. ISBN 978-1-4244-0266-3. S2CID  206836778.
  7. ^ Бенвенуто, Н.; Томасин, С. (2002). «О сравнении OFDM и модуляции с одной несущей с DFE, использующим фильтр прямой связи в частотной области». IEEE Transactions on Communications . 50 (6): 947–955. doi :10.1109/TCOMM.2002.1010614.
  8. ^ "SC-FDMA FDMA с одной несущей в LTE" (PDF) . Ixia .
  9. ^ Myung, Hyung; Lim, Junsung; Goodman, David (2006). "Peak-To-Average Power Ratio of Single Carrier FDMA Signals with Pulse Shaping". 2006 IEEE 17th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications . Стр. 1–5. doi :10.1109/PIMRC.2006.254407. ISBN 1-4244-0329-4. S2CID  7457641.
  10. ^ Фалконер, Д.; Ариявиситакул, С.Л.; Беньямин-Сияр, А.; Эйдсон, Б. (2002). «Выравнивание в частотной области для широкополосных беспроводных систем с одной несущей». Журнал IEEE Communications . 40 (4): 58–66. doi :10.1109/35.995852.