Razno

LTE OFDM, OFDMA SC-FDMA in modulacija

LTE OFDM, OFDMA SC-FDMA in modulacija


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 tvori osnovni format signala, ki se uporablja v 4G LTE. OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplex je osnovna oblika, ki se uporablja in je spremenjena tako, da zagotavlja shemo večkratnega dostopa: OFDMA, ortogonalni frekvenčni odsek z večkratnim dostopom v navzdol in SC-FDMA, enokanalni ortogonalni frekvenčni odsek z večkratnim dostopom v gornji povezavi.

Z uporabo več nosilcev, od katerih ima vsak nizko hitrost prenosa podatkov, je OFDM idealen za prenos podatkov z visoko hitrostjo, ker zagotavlja odpornost proti bledenju ozkega pasu, ki nastane kot posledica odbojev in splošnih lastnosti širjenja na teh frekvencah.

V osnovnem formatu signala LTE OFDM se uporabljajo različni modulacijski formati, vključno s PSK in QAM. Za doseganje višjih hitrosti prenosa podatkov se uporablja modulacija višjega reda: vrstni red modulacije določa kakovost signala.

LTE modulacija in osnove OFDM

Uporaba OFDM je naravna izbira za LTE. Čeprav se uporabljajo osnovni koncepti OFDM, je bil seveda prilagojen, da ustreza natančnim zahtevam za LTE. Vendar njegova uporaba več nosilcev, od katerih ima vsak nizko hitrost prenosa podatkov, ostaja enaka.

Opomba o OFDM:

Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM je oblika signalnega formata, ki uporablja veliko število nosilcev v bližini, ki so modulirani s podatkovnim tokom z nizko hitrostjo. Običajno se pričakuje, da bodo signali, ki se nahajajo v bližini, motili drug drugega, toda če signale naredimo pravokotno med seboj, medsebojnih motenj ni. Podatki, ki jih je treba poslati, si delijo vsi nosilci, kar zagotavlja odpornost proti selektivnemu bledenju zaradi večpotnih učinkov.

Preberite več o OFDM, multipleksiranje z ortogonalno frekvenčno delitvijo.

Dejanska izvedba tehnologije se bo med različicami navzdol (tj. Od bazne postaje do mobilne naprave) in navzgornje povezave (tj. Mobilna naprava do bazne postaje) razlikovala zaradi različnih zahtev med obema smeroma in opremo na obeh koncih. Vendar je bil OFDM izbran kot format nosilca signala, ker je zelo odporen na motnje. Tudi v zadnjih letih smo z uporabo različnih oblik oddajanja, ki jih uporabljajo skupaj z Wi-Fi in WiMAX, pridobili veliko izkušenj. OFDM je tudi modulacijski format, ki je zelo primeren za prenos visoke hitrosti prenosa podatkov - ena ključnih zahtev za LTE.

Poleg tega lahko OFDM uporabljamo v oblikah FDD in TDD. To postane dodatna prednost.

Pasovne širine in značilnosti LTE kanala

Eden ključnih parametrov, povezanih z uporabo OFDM znotraj LTE, je izbira pasovne širine. Razpoložljiva pasovna širina vpliva na različne odločitve, vključno s številom nosilcev, ki jih je mogoče sprejeti v signal OFDM, kar posledično vpliva na elemente, vključno z dolžino simbola in tako naprej.

LTE določa število pasovnih širin kanalov. Očitno večja je pasovna širina, večja je zmogljivost kanala.

Pasovne širine kanalov, izbrane za LTE, so:

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

Poleg tega je razmik med nosilci 15 kHz, tj. LTE podnositelji so med seboj oddaljeni 15 kHz. Da bi ohranili pravokotnost, dobimo hitrost simbola 1/15 kHz = 66,7 µs.

Vsak podnosilec lahko prenaša podatke s hitrostjo največ 15 ksps (kilosymbols na sekundo). To daje pasovni širini 20 MHz sistem s hitrostjo 18 Msps. To pa lahko zagotovi hitrost neobdelanih podatkov 108 Mbps, saj lahko vsak simbol, ki uporablja 64QAM, predstavlja šest bitov.

Zdi se, da se te stopnje ne ujemajo z glavnimi številkami, navedenimi v specifikacijah LTE. Razlog za to je, da se dejanske najvišje hitrosti prenašajo tako, da se najprej odštejejo režijski stroški kodiranja in nadzora. Potem obstajajo dobički, ki izhajajo iz elementov, kot je prostorsko multipleksiranje itd.

LTE OFDM ciklična predpona, CP

Eden glavnih razlogov za uporabo OFDM kot modulacijskega formata v LTE (in številnih drugih brezžičnih sistemih) je njegova odpornost na zamude in širjenje več poti. Vendar je še vedno treba uporabiti metode za povečanje odpornosti sistema. To pomaga pri premagovanju motenj med simboli (ISI), ki so posledica tega.

Na območjih, kjer se pričakuje medsebojna interferenca, se je temu mogoče izogniti z vstavitvijo zaščitnega obdobja v čas na začetku vsakega podatkovnega simbola. Nato je mogoče razdelek kopirati s konca simbola na začetek. To je znano kot ciklična predpona CP. Nato lahko sprejemnik vzorči valovno obliko v optimalnem času in se izogne ​​kakršnim koli medsebojnim motnjam, ki jih povzročajo odsevi, ki se zavlečejo do krat do dolžine ciklične predpone CP.

Dolžina ciklične predpone CP je pomembna. Če ni dovolj dolg, potem ne bo preprečil širjenja zakasnitve odseva z več potmi. Če je predolg, bo to zmanjšalo zmogljivost prenosa podatkov. Za LTE je bila izbrana standardna dolžina ciklične predpone 4,69 µs. To omogoča sistemu, da sprejme spremembe poti do 1,4 km. Dolžina simbola v LTE je nastavljena na 66,7 µs.

Dolžina simbola je določena z dejstvom, da je za sisteme OFDM dolžina simbola enaka recipročni razdalji med nosilci, tako da je dosežena ortogonalnost. Z razmikom med nosilci 15 kHz to daje dolžino simbola 66,7 µs.

LTE OFDMA v povezavi navzdol

Signal OFDM, uporabljen v LTE, obsega največ 2048 različnih podnosnikov z razmikom 15 kHz. Čeprav je za mobilne naprave obvezno, da lahko sprejmejo vseh 2048 podnosnikov, bazne postaje ni treba oddati vseh, ki morajo biti sposobne podpirati le prenos 72 podnosnikov. Na ta način bodo vsi mobilni telefoni lahko govorili s katero koli bazno postajo.

Znotraj signala OFDM lahko izbirate med tremi vrstami modulacije signala LTE:

  1. QPSK (= 4QAM) 2 bita na simbol
  2. 16QAM 4 bitov na simbol
  3. 64QAM 6 bitov na simbol

Opomba o QAM - kvadraturno amplitudni modulaciji:

Kvadraturno amplitudno modulacijo QAM pogosto uporabljajo za prenos podatkov, saj omogoča boljše spektralne učinkovitosti kot druge oblike modulacije. QAM uporablja dva nosilca na isti frekvenci, premaknjeni za 90 °, ki ju modulirata dva podatkovna toka - I ali Inphase in Q - Kvadraturni elementi.

Natančen format modulacije LTE je izbran glede na prevladujoče pogoje. Nižje oblike modulacije (QPSK) ne zahtevajo tako velikega razmerja signal / šum, vendar podatkov ne morejo poslati tako hitro. Šele ko je razmerje signal / šum dovolj, se lahko uporabi modulacijski format višjega reda.

Nosilci navzdol in bloki virov

V spodnji povezavi so podnosniki razdeljeni na bloke virov. To omogoča sistemu, da lahko podatke razdeli na standardno število podnositeljev.

Bloki virov obsegajo 12 podnosilcev, ne glede na celotno pasovno širino signala LTE. V časovnem okviru pokrivajo tudi eno režo. To pomeni, da bodo različne pasovne širine signala LTE imele različno število blokov virov.


LTE prenosniki in bloki virov
Pasovna širina kanala
(MHz)
1.435101520
Število blokov virov615255075100

LTE SC-FDMA v navzgornji povezavi

Za navzgornjo povezavo LTE se za tehniko dostopa uporablja drugačen koncept. Čeprav se še vedno uporablja oblika tehnologije OFDMA, se izvedba imenuje večkratni dostop z enotno nosilno frekvenco (SC-FDMA).

Eden ključnih parametrov, ki vpliva na vse mobilne naprave, je življenjska doba baterije. Čeprav se zmogljivost baterije ves čas izboljšuje, je še vedno treba zagotoviti, da mobilniki porabijo čim manj energije baterije.

Ker je RF ojačevalnik moči, ki oddaja radiofrekvenčni signal prek antene na bazno postajo, ki je največja moč v mobilnem telefonu, nujno, da deluje v čim bolj učinkovitem načinu. Na to lahko pomembno vplivata oblika radijske frekvence modulacije in oblika signala.

Signali, ki imajo visoko razmerje med vrhom in povprečjem in potrebujejo linearno ojačanje, niso primerni za uporabo učinkovitih RF ojačevalnikov moči. Posledično je treba uporabiti način prenosa, ki ima pri delovanju skoraj konstantno raven moči. Na žalost ima OFDM visoko razmerje med vrhom in povprečjem.

Čeprav to za bazno postajo, kjer napajanje ni poseben problem, ni problem, je za mobilno nesprejemljivo. Kot rezultat tega LTE uporablja modulacijsko shemo, znano kot SC-FDMA - Multi Carrier Frequency Division Multiplex, ki je hibridna oblika. To združuje razmerje med nizkim vrhom in povprečjem, ki ga ponujajo sistemi z enim nosilcem, z odpornostjo proti interferencam z več potmi in prilagodljivo razporeditvijo frekvence podnosilca, ki jo ponuja OFDM.

Format signala LTE, modulacija in uporaba OFDM so LTE omogočili zanesljivo podatkovno komunikacijo visoke hitrosti.

Uporaba OFDM je LTE omogočila zanesljivo kakovost povezave tudi ob prisotnosti odsevov, prilagodljiva modulacija pa je omogočila spreminjanje povezave glede na prevladujočo kakovost signala.

Teme brezžične in žične povezljivosti:
Osnove mobilnih komunikacij 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT brezžični telefoni NFC - Komunikacija na bližnjem terenu Osnove omrežja Kaj je CloudEthernetSerilni podatkiUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Vrnite se na brezžično in žično povezljivost


Poglej si posnetek: OFDMA u0026 SC-FDMA (Maj 2022).