Чтобы преодолеть влияние проблемы многолучевого замирания, доступной в UMTS, LTE использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) для нисходящей линии связи, то есть от базовой станции к терминалу для передачи данных по многим узким полосам частот по 180 кГц каждая вместо каждой расширения одного сигнала по всей ширине полосы частот 5 МГц, т.е. OFDM использует большое количество узких поднесущих для передачи с множеством несущих для переноса данных.
Ортогональное мультиплексирование с частотным разделением (OFDM) — это схема мультиплексирования с частотным разделением (FDM), используемая в качестве метода цифровой модуляции с множеством несущих.
OFDM отвечает требованиям LTE в отношении гибкости спектра и обеспечивает экономически эффективные решения для очень широких несущих с высокими пиковыми скоростями. Основной физический ресурс нисходящей линии связи LTE можно рассматривать как частотно-временную сетку, как показано на рисунке ниже:
Символы OFDM сгруппированы в блоки ресурсов. Блоки ресурсов имеют общий размер 180 кГц в частотной области и 0,5 мс во временной области. Каждый интервал времени передачи 1 мс (TTI) состоит из двух временных интервалов (Tslot).
Каждому пользователю выделяется несколько так называемых блоков ресурсов в сетке time.frequency. Чем больше блоков ресурсов получает пользователь, и чем выше модуляция, используемая в элементах ресурса, тем выше скорость передачи данных. Какие блоки ресурсов и сколько пользователь получает в данный момент времени, зависит от продвинутых механизмов планирования в частотном и временном измерениях.
Механизмы планирования в LTE аналогичны тем, которые используются в HSPA, и обеспечивают оптимальную производительность для разных служб в разных средах радиосвязи.
Преимущества OFDM
-
Основным преимуществом OFDM над схемами с одной несущей является его способность справляться с жесткими условиями канала (например, затухание высоких частот в длинном медном проводе, узкополосные помехи и частотно-избирательное замирание из-за многолучевого распространения) без сложных фильтров выравнивания.
-
Выравнивание канала упрощается, поскольку OFDM можно рассматривать как использование множества медленно модулированных узкополосных сигналов, а не одного быстро модулированного широкополосного сигнала.
-
Низкая скорость передачи символов делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет устранить межсимвольные помехи (ISI).
-
Этот механизм также облегчает проектирование одночастотных сетей (SFN), где несколько соседних передатчиков посылают один и тот же сигнал одновременно на одной и той же частоте, поскольку сигналы от нескольких удаленных передатчиков могут быть конструктивно объединены, а не создавать помехи, как это обычно происходит в традиционных система с одной несущей.
Основным преимуществом OFDM над схемами с одной несущей является его способность справляться с жесткими условиями канала (например, затухание высоких частот в длинном медном проводе, узкополосные помехи и частотно-избирательное замирание из-за многолучевого распространения) без сложных фильтров выравнивания.
Выравнивание канала упрощается, поскольку OFDM можно рассматривать как использование множества медленно модулированных узкополосных сигналов, а не одного быстро модулированного широкополосного сигнала.
Низкая скорость передачи символов делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет устранить межсимвольные помехи (ISI).
Этот механизм также облегчает проектирование одночастотных сетей (SFN), где несколько соседних передатчиков посылают один и тот же сигнал одновременно на одной и той же частоте, поскольку сигналы от нескольких удаленных передатчиков могут быть конструктивно объединены, а не создавать помехи, как это обычно происходит в традиционных система с одной несущей.
Недостатки OFDM
-
Высокое отношение пика к среднему
-
Чувствителен к сдвигу частоты, а значит и к допплеровскому смещению
Высокое отношение пика к среднему
Чувствителен к сдвигу частоты, а значит и к допплеровскому смещению
Технология SC-FDMA
LTE использует в восходящей линии связи предварительно кодированную версию OFDM, называемую множественным доступом с частотным разделением с одной несущей (SC-FDMA). Это должно компенсировать недостаток с обычным OFDM, который имеет очень высокое отношение пиковой мощности к средней (PAPR).
Высокая PAPR требует дорогих и неэффективных усилителей мощности с высокими требованиями к линейности, что увеличивает стоимость терминала и быстрее разряжает батарею.
SC-FDMA решает эту проблему, группируя блоки ресурсов таким образом, чтобы уменьшить потребность в линейности и, следовательно, в потребляемой мощности усилителя мощности. Низкое PAPR также улучшает покрытие и производительность на границе соты.