متنوع

LTE OFDM و OFDMA SC-FDMA والتعديل

LTE OFDM و OFDMA SC-FDMA والتعديل


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.


يشكل OFDM تنسيق الإشارة الأساسي المستخدم في 4G LTE. تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد OFDM هو النسق الأساسي المستخدم ويتم تعديله لتوفير مخطط الوصول المتعدد: النفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد للتردد المتعامد في الوصلة الهابطة و SC-FDMA والنفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد بقناة واحدة في الوصلة الصاعدة.

باستخدام موجات حاملة متعددة ، كل منها يحمل معدل بيانات منخفضًا ، يعد OFDM مثاليًا لإرسال البيانات عالية السرعة لأنه يوفر مرونة ضد الخبو الضيق النطاق الذي يحدث نتيجة الانعكاسات وخصائص الانتشار العامة عند هذه الترددات.

تستخدم مجموعة متنوعة من تنسيقات التشكيل ضمن تنسيق إشارة LTE OFDM الأساسي بما في ذلك PSK و QAM. يستخدم التشكيل ذو الترتيب الأعلى لتحقيق معدلات بيانات أعلى: يتم تحديد ترتيب التشكيل من خلال جودة الإشارة.

تعديل LTE وأساسيات OFDM

يعد استخدام OFDM خيارًا طبيعيًا لـ LTE. بينما تُستخدم المفاهيم الأساسية لـ OFDM ، فقد تم تصميمها بشكل طبيعي لتلبية المتطلبات الدقيقة لـ LTE. ومع ذلك ، فإن استخدامها لموجات حاملة متعددة تحمل كل منها معدل بيانات منخفض يظل كما هو.

ملاحظة حول OFDM:

تعدد الإرسال بتقسيم متعامد ، OFDM هو شكل من أشكال تنسيق الإشارة يستخدم عددًا كبيرًا من الموجات الحاملة المتقاربة التي يتم تشكيل كل منها بتدفق بيانات منخفض المعدل. من المتوقع عادةً أن تتداخل الإشارات المتقاربة مع بعضها البعض ، ولكن من خلال جعل الإشارات متعامدة مع بعضها البعض ، لا يوجد تداخل متبادل. يتم مشاركة البيانات المراد نقلها عبر جميع الموجات الحاملة وهذا يوفر مرونة ضد الخبو الانتقائي من التأثيرات متعددة المسارات.

اقرأ المزيد عن OFDM ، مضاعفة تقسيم التردد المتعامد.

سيكون التنفيذ الفعلي للتكنولوجيا مختلفًا بين الوصلة الهابطة (أي من محطة قاعدة إلى متنقلة) والوصلة الصاعدة (أي من المحمول إلى المحطة الأساسية) نتيجة للمتطلبات المختلفة بين الاتجاهين والمعدات في أي من الطرفين. ومع ذلك ، تم اختيار OFDM كتنسيق لحامل الإشارة لأنه مرن للغاية للتداخل. في السنوات الأخيرة أيضًا ، تم اكتساب مستوى كبير من الخبرة في استخدامه من مختلف أشكال البث التي تستخدمها جنبًا إلى جنب مع Wi-Fi و WiMAX. OFDM هو أيضًا تنسيق تعديل مناسب جدًا لحمل معدلات بيانات عالية - أحد المتطلبات الرئيسية لتكنولوجيا LTE.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام OFDM في كل من النسق FDD و TDD. تصبح هذه ميزة إضافية.

عروض وخصائص قناة LTE

أحد المعلمات الرئيسية المرتبطة باستخدام OFDM ضمن LTE هو اختيار عرض النطاق. يؤثر عرض النطاق الترددي المتاح على مجموعة متنوعة من القرارات بما في ذلك عدد الموجات الحاملة التي يمكن استيعابها في إشارة OFDM وبالتالي يؤثر هذا على العناصر بما في ذلك طول الرمز وما إلى ذلك.

تحدد LTE عددًا من عروض نطاق القناة. من الواضح أنه كلما زاد عرض النطاق الترددي ، زادت سعة القناة.

نطاقات القناة التي تم اختيارها لـ LTE هي:

  1. 1.4 ميجا هرتز
  2. 3 ميجا هرتز
  3. 5 ميجا هرتز
  4. 10 ميجا هرتز
  5. 15 ميجا هرتز
  6. 20 ميغا هيرتز

بالإضافة إلى ذلك ، تباعد الموجات الحاملة الفرعية هو 15 كيلو هرتز ، أي أن الموجات الحاملة الفرعية LTE متباعدة بمقدار 15 كيلو هرتز عن بعضها البعض. للحفاظ على التعامد ، فإن هذا يعطي معدل رمز 1/15 kHz = 66.7 .7s.

كل ناقل فرعي قادر على حمل البيانات بمعدل أقصى يبلغ 15 كيلو بايت في الثانية (كيلو رموز في الثانية). هذا يعطي نظام عرض النطاق الترددي 20 ميجا هرتز معدل رمز خام يبلغ 18 مللي ثانية. وهذا بدوره قادر على توفير معدل بيانات خام يبلغ 108 ميجابت في الثانية حيث أن كل رمز يستخدم 64QAM قادر على تمثيل ستة بتات.

قد يبدو أن هذه المعدلات لا تتوافق مع الأرقام الرئيسية الواردة في مواصفات LTE. والسبب في ذلك هو أن معدلات بيانات الذروة الفعلية تُشتق عن طريق طرح النفقات العامة للتشفير والتحكم أولاً. ثم هناك مكاسب ناتجة عن عناصر مثل تعدد الإرسال المكاني ، إلخ.

بادئة دورية LTE OFDM ، CP

أحد الأسباب الرئيسية لاستخدام OFDM كتنسيق تعديل داخل LTE (والعديد من الأنظمة اللاسلكية الأخرى لهذه المسألة) هو قدرته على التكيف مع التأخيرات المتعددة والانتشار. ومع ذلك ، لا يزال من الضروري تنفيذ طرق لإضافة المرونة إلى النظام. يساعد هذا في التغلب على التداخل بين الرموز (ISI) الناتج عن ذلك.

في المناطق التي يُتوقع فيها حدوث تداخل بين الرموز ، يمكن تجنبه بإدخال فترة الحراسة في التوقيت في بداية كل رمز بيانات. يمكن بعد ذلك نسخ قسم من نهاية الرمز إلى البداية. يُعرف هذا بالبادئة الدورية CP. يمكن للمستقبل بعد ذلك أخذ عينات من شكل الموجة في الوقت الأمثل وتجنب أي تداخل بين الرموز الناجم عن الانعكاسات التي تتأخر بمرات تصل إلى طول البادئة الدورية CP.

طول البادئة الدورية CP مهم. إذا لم يكن طويلاً بما فيه الكفاية ، فلن يبطل انتشار تأخير الانعكاس متعدد المسارات. إذا كانت طويلة جدًا ، فسيؤدي ذلك إلى تقليل سعة نقل البيانات. بالنسبة لشبكة LTE ، تم اختيار الطول القياسي للبادئة الدورية ليكون 4.69 ميكرو ثانية. وهذا يمكّن النظام من استيعاب تغيرات المسير حتى كيلومتر 1.4. مع ضبط طول الرمز في LTE على 66.7 s.

يتم تحديد طول الرمز من خلال حقيقة أن طول الرمز بالنسبة لأنظمة OFDM يساوي مقلوب تباعد الموجة الحاملة بحيث يتحقق التعامد. مع تباعد الموجة الحاملة 15 kHz ، فإن هذا يعطي طول الرمز 66.7 s.

LTE OFDMA في الوصلة الهابطة

تتألف إشارة OFDM المستخدمة في LTE بحد أقصى 2048 موجة حاملة فرعية مختلفة بمسافة 15 كيلو هرتز. على الرغم من أنه من الضروري أن تتمتع الهواتف المحمولة بالقدرة على استقبال جميع الموجات الحاملة الفرعية البالغ عددها 2048 ، إلا أنه لا يلزم إرسالها جميعها بواسطة محطة القاعدة التي تحتاج فقط إلى أن تكون قادرة على دعم إرسال 72 موجة حاملة فرعية. بهذه الطريقة ، ستتمكن جميع الهواتف المحمولة من التحدث إلى أي محطة أساسية.

ضمن إشارة OFDM ، يمكن الاختيار بين ثلاثة أنواع من التشكيل لإشارة LTE:

  1. QPSK (= 4QAM) 2 بت لكل رمز
  2. 16QAM 4 بت لكل رمز
  3. 64QAM 6 بت لكل رمز

ملاحظة حول QAM - تعديل سعة التربيع:

تعديل اتساع التربيع ، يتم رفع دعوى QAM على نطاق واسع لنقل البيانات لأنها تتيح مستويات أفضل من الكفاءة الطيفية من أشكال التشكيل الأخرى. يستخدم QAM حاملتين على نفس التردد تم إزاحته بزاوية 90 درجة والتي يتم تشكيلها بواسطة دفقين من البيانات - I أو Inphase و Q - تربيع عناصر.

يتم اختيار تنسيق تعديل LTE الدقيق وفقًا للظروف السائدة. لا تتطلب الأشكال السفلية من التشكيل (QPSK) مثل هذه النسبة الكبيرة للإشارة إلى الضوضاء ولكنها غير قادرة على إرسال البيانات بسرعة. فقط عندما يكون هناك إشارة كافية لنسبة الضوضاء يمكن استخدام تنسيق التشكيل ذو الترتيب الأعلى.

حاملات الوصلة الهابطة وكتل الموارد

في الوصلة الهابطة ، يتم تقسيم الموجات الحاملة الفرعية إلى كتل موارد. يتيح ذلك للنظام أن يكون قادرًا على تقسيم البيانات عبر الأرقام القياسية للحاملات الفرعية.

تتألف مجموعات الموارد من 12 موجة حاملة فرعية ، بغض النظر عن النطاق الترددي الإجمالي لإشارة LTE. كما أنها تغطي فترة زمنية واحدة في الإطار الزمني. هذا يعني أن عروض النطاق الترددي المختلفة لإشارة LTE سيكون لها أعداد مختلفة من مجموعات الموارد.


حاملات LTE Downlink وكتل الموارد
عرض النطاق الترددي للقناة
(ميغا هرتز)
1.435101520
عدد مجموعات الموارد615255075100

LTE SC-FDMA في الوصلة الصاعدة

بالنسبة للوصلة الصاعدة LTE ، يتم استخدام مفهوم مختلف لتقنية الوصول. على الرغم من استمرار استخدام شكل من أشكال تكنولوجيا OFDMA ، يُطلق على التنفيذ اسم الوصول المتعدد بتقسيم تردد الموجة الحاملة الفردية (SC-FDMA).

أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على جميع الهواتف المحمولة هو عمر البطارية. على الرغم من أن أداء البطارية يتحسن طوال الوقت ، فلا يزال من الضروري التأكد من أن الهواتف المحمولة تستخدم أقل قدر ممكن من طاقة البطارية.

مع وجود مضخم طاقة RF الذي ينقل إشارة التردد اللاسلكي عبر الهوائي إلى المحطة الأساسية باعتباره العنصر الأعلى للطاقة داخل الهاتف المحمول ، من الضروري أن يعمل بأقصى كفاءة ممكنة. يمكن أن يتأثر هذا بشكل كبير بشكل تعديل التردد الراديوي وتنسيق الإشارة.

الإشارات التي لها نسبة ذروة إلى متوسطة عالية وتتطلب تضخيمًا خطيًا لا تصلح لاستخدام مضخمات طاقة RF فعالة. نتيجة لذلك ، من الضروري استخدام طريقة نقل تكون قريبة من مستوى طاقة ثابت عند التشغيل. لسوء الحظ ، يتمتع OFDM بنسبة ذروة إلى متوسطة عالية.

في حين أن هذه ليست مشكلة بالنسبة للمحطة الأساسية حيث الطاقة ليست مشكلة معينة ، فهي غير مقبولة للجوال. نتيجة لذلك ، تستخدم LTE مخطط تعديل يُعرف باسم SC-FDMA - تعدد الإرسال بتقسيم الموجة الحاملة الفردية وهو تنسيق هجين. ويجمع هذا بين نسبة الذروة إلى المتوسط ​​المنخفضة التي توفرها أنظمة الموجة الحاملة الواحدة مع مرونة التداخل متعدد المسارات والتخصيص المرن لتردد الموجة الحاملة الفرعية التي يوفرها OFDM.

إن تنسيق إشارة LTE ، وتعديلها واستخدام OFDM قد مكّن LTE من توفير اتصالات بيانات عالية السرعة وموثوقة.

لقد مكّن استخدام OFDM LTE من توفير جودة ارتباط موثوقة حتى في وجود الانعكاسات ، كما أتاح التعديل التكيفي القدرة على تعديل الارتباط وفقًا لجودة الإشارة السائدة.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: #4 LTE Visão Geral - OFDMA e SC-FDMA (قد 2022).