Різне

LTE OFDM, OFDMA SC-FDMA та модуляція

LTE OFDM, OFDMA SC-FDMA та модуляція


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


OFDM формує основний формат сигналу, що використовується в 4G LTE. OFDM, мультиплекс з ортогональним частотним поділом - основний формат, який використовується, і він модифікований, щоб забезпечити схему множинного доступу: OFDMA, ортогональний частотний поділ з множинним доступом у низхідній лінії зв'язку та SC-FDMA, одноканальний ортогональний частотний розподіл частоти з висхідною лінією.

Використовуючи декілька несучих, кожна з яких має низьку швидкість передачі даних, OFDM ідеально підходить для високошвидкісної передачі даних, оскільки забезпечує стійкість до вузькосмугового затухання, яке виникає в результаті відбиття та загальних властивостей поширення на цих частотах.

У базовому форматі сигналу LTE OFDM використовуються різні формати модуляції, включаючи PSK та QAM. Для досягнення вищих швидкостей передачі даних використовується модуляція вищого порядку: порядок модуляції визначається якістю сигналу.

LTE-модуляція та основи OFDM

Використання OFDM є природним вибором для LTE. Хоча використовуються основні концепції OFDM, він, природно, був розроблений з урахуванням точних вимог до LTE. Однак використання декількох несучих, кожна з яких має низьку швидкість передачі даних, залишається незмінним.

Примітка щодо OFDM:

Мультиплекс з ортогональним частотним поділом, OFDM - це форма формату сигналу, яка використовує велику кількість несучих з близьким інтервалом, кожна з яких модулюється потоком даних з низькою швидкістю. Як правило, очікується, що сигнали, що знаходяться поблизу, заважають один одному, але, роблячи сигнали ортогональними один одному, взаємних перешкод не виникає. Дані, що підлягають передачі, розподіляються між усіма носіями, і це забезпечує стійкість проти селективного затухання від багатопрофільних ефектів.

Докладніше про OFDM, мультиплексування з ортогональним поділом частот.

Фактичне впровадження технології буде різним між низхідною лінією зв'язку (тобто від базової станції до мобільної) та висхідною лінією зв'язку (тобто мобільною до базової станції) в результаті різних вимог між двома напрямками та обладнанням на кожному кінці. Однак OFDM був обраний форматом носія сигналу, оскільки він дуже стійкий до перешкод. Також за останні роки накопичений значний досвід його використання в різних формах мовлення, які використовують його разом із Wi-Fi та WiMAX. OFDM також є форматом модуляції, який дуже підходить для передачі високих швидкостей передачі даних - одна з ключових вимог до LTE.

На додаток до цього, OFDM може використовуватися як у форматах FDD, так і в TDD. Це стає додатковою перевагою.

Пропускна здатність і характеристики каналу LTE

Одним з ключових параметрів, пов'язаних із використанням OFDM в LTE, є вибір смуги пропускання. Доступна пропускна здатність впливає на різноманітні рішення, включаючи кількість несучих, які можуть бути розміщені в сигналі OFDM, і, в свою чергу, це впливає на елементи, включаючи довжину символу тощо.

LTE визначає кількість смуг пропускання каналів. Очевидно, що чим більша пропускна здатність, тим більша ємність каналу.

Пропускна здатність каналу, яка була обрана для LTE:

  1. 1,4 МГц
  2. 3 МГц
  3. 5 МГц
  4. 10 МГц
  5. 15 МГц
  6. 20 МГц

На додаток до цього інтервал піднесучих становить 15 кГц, тобто піднесучі LTE розташовані на відстані 15 кГц один від одного. Для збереження ортогональності це дає швидкість передачі символів 1/15 кГц = 66,7 мкс.

Кожна піднесуча здатна передавати дані з максимальною швидкістю 15 к / с (кілосимволів в секунду). Це дає системі пропускної здатності 20 МГц неперероблену символьну швидкість 18 Мбіт / с. У свою чергу, це може забезпечити швидкість вихідних даних 108 Мбіт / с, оскільки кожен символ, що використовує 64QAM, може представляти шість бітів.

Може здатися, що ці ставки не узгоджуються із загальними показниками, наведеними в специфікаціях LTE. Причиною цього є те, що фактичні пікові швидкості передачі даних отримуються шляхом першого віднімання накладних витрат на кодування та контроль. Тоді є вигоди, що виникають від таких елементів, як просторове мультиплексування тощо.

Циклічний префікс LTE OFDM, CP

Однією з основних причин використання OFDM як формату модуляції в LTE (і багатьох інших бездротових системах) є його стійкість до багатопроменевих затримок і поширення. Однак все ще необхідно застосовувати методи додавання стійкості до системи. Це допомагає подолати міжсимвольне втручання (ISI), яке є наслідком цього.

У районах, де очікується інтерферонне втручання, цього можна уникнути, вставивши захисний період у синхронізацію на початку кожного символу даних. Тоді можна скопіювати розділ від кінця символу до початку. Це відомо як циклічний префікс CP. Потім приймач може дискретизувати форму хвилі в оптимальний час і уникнути будь-яких міжсимвольних перешкод, спричинених відбиттями, які затримуються в рази до довжини циклічного префікса CP.

Важлива довжина циклічного префікса CP. Якщо воно недостатньо довге, тоді воно не буде протидіяти розповсюдженню затримки відбиття багатопроменевого шляху. Якщо він занадто довгий, це зменшить пропускну здатність даних. Для LTE обрано стандартну довжину циклічного префікса, яка становить 4,69 мкс. Це дозволяє системі враховувати варіації шляху до 1,4 км. Коли довжина символу в LTE встановлена ​​на 66,7 мкс.

Довжина символу визначається тим фактом, що для систем OFDM довжина символу дорівнює зворотній відстані несучої так, що досягається ортогональність. При інтервалі несучих 15 кГц це дає довжину символу 66,7 мкс.

LTE OFDMA в низхідній лінії зв'язку

Сигнал OFDM, що використовується в LTE, містить максимум 2048 різних піднесучих з інтервалом 15 кГц. Незважаючи на те, що мобільні пристрої повинні мати можливість приймати всі 2048 піднесучих, не всі повинні передаватися базовою станцією, яка повинна мати можливість підтримувати передачу 72 піднесучих. Таким чином, всі мобільні телефони зможуть спілкуватися з будь-якою базовою станцією.

У межах OFDM-сигналу можна вибрати один із трьох типів модуляції для сигналу LTE:

  1. QPSK (= 4QAM) 2 біти на символ
  2. 16QAM 4 біти на символ
  3. 64QAM 6 біт на символ

Примітка щодо QAM - квадратурної амплітудної модуляції:

Квадратурна амплітудна модуляція, QAM широко застосовується для передачі даних, оскільки вона забезпечує кращі рівні спектральної ефективності, ніж інші форми модуляції. QAM використовує дві несучі на одній і тій же частоті, зміщеній на 90 °, які модулюються двома потоками даних - I або Inphase та Q - квадратурними елементами.

Точний формат модуляції LTE вибирається залежно від переважаючих умов. Нижні форми модуляції (QPSK) не вимагають такого великого відношення сигнал / шум, але не можуть передавати дані так швидко. Лише за наявності достатнього відношення сигнал / шум можна використовувати формат модуляції вищого порядку.

Носії низхідної лінії зв'язку та блоки ресурсів

У низхідній лінії зв'язку піднесучі розділені на блоки ресурсів. Це дозволяє системі мати можливість розподілити дані за стандартною кількістю піднесучих.

Блоки ресурсів складаються з 12 піднесучих, незалежно від загальної смуги пропускання сигналу LTE. Вони також охоплюють один проміжок часу. Це означає, що різні смуги пропускання сигналу LTE матимуть різну кількість блоків ресурсів.


LTE-носії нижчої лінії зв'язку та блоки ресурсів
Пропускна здатність каналу
(МГц)
1.435101520
Кількість блоків ресурсів615255075100

LTE SC-FDMA у висхідній лінії зв'язку

Для висхідної лінії зв'язку LTE для техніки доступу використовується інша концепція. Незважаючи на те, що все ще використовує форму технології OFDMA, реалізація називається множинним доступом з несучим частотним поділом (SC-FDMA).

Одним з ключових параметрів, який впливає на всі мобільні телефони, є час автономної роботи. Незважаючи на те, що продуктивність батареї постійно покращується, все одно необхідно забезпечити, щоб мобільні пристрої витрачали якомога менше заряду акумулятора.

Оскільки ВЧ-підсилювач потужності, який передає радіочастотний сигнал через антену на базову станцію, є елементом найвищої потужності в мобільному, необхідно, щоб він працював у максимально ефективному режимі. На це може суттєво вплинути форма радіочастотної модуляції та формат сигналу.

Сигнали, що мають високе відношення піків до середнього і потребують лінійного посилення, не піддаються використанню ефективних підсилювачів потужності. В результаті необхідно використовувати режим передачі, який має майже постійний рівень потужності при роботі. На жаль, OFDM має високе співвідношення піків до середнього.

Хоча це не проблема для базової станції, де живлення не є особливою проблемою, це неприйнятно для мобільного. Як результат, LTE використовує схему модуляції, відому як SC-FDMA - мультиплекс з розподілом частоти з однією несучою частотою, що є гібридним форматом. Це поєднує низький коефіцієнт піку до середнього, пропонований системами з однією несучою, з багатопроменевою стійкістю до перешкод та гнучким розподілом частоти піднесучої, який забезпечує OFDM.

Формат сигналу LTE, модуляція та використання OFDM дозволили LTE забезпечити надійний високошвидкісний обмін даними.

Використання OFDM дозволило LTE забезпечити надійну якість каналу зв'язку навіть за наявності відбиттів, а адаптивна модуляція забезпечила можливість модифікації каналу відповідно до переважної якості сигналу.

Теми бездротового та дротового підключення:
Основи мобільного зв'язку2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT бездротові телефониNFC- Близькопольовий зв’язокОснови роботи з мережеюЩо таке CloudEthernetСерійні даніUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Поверніться до бездротового та дротового підключення


Перегляньте відео: - MULTIPLE ACCESS - FDMATDMACDMAOFDMA (Липень 2022).


Коментарі:

  1. Tera

    Ця версія застаріла

  2. Jered

    був задоволений!

  3. Anatloe

    Як тільки ви зможете облизувати

  4. Raibeart

    Amazing topic, I like it))))



Напишіть повідомлення