LTE अपलिंक (Uplink) जैसा कि यह वास्तव में है

E-UTRAN डाउनलिंक की एक विशेषता SC-FDMA (सिंगल कैरियर - फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीपल एक्सेस) का उपयोग एकल वाहक आवृत्ति और औसत संचारित शक्ति PAPR (पीक-टू-एवरेज पावर रेशियो) के साथ है। उपयोगकर्ताओं के पारस्परिक प्रभाव का एक अपवाद चक्रीय उपसर्गों को शुरू करने और प्राप्त उपकरणों में प्रभावी तुल्यकारकों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। ई-यूटीआरएएन का टीटीआई अपलिंक ट्रांसमिशन समय अंतराल डाउनलिंक टीटीआई से मेल खाता है और 0.5 एमएस है। विशेष प्रकार के कनेक्शन (सेवाओं) के लिए बढ़े हुए टीटीआई का उपयोग करना संभव है। MIMO का उपयोग करते समय अपलिंक एंटेना के मूल विन्यास में मोबाइल टर्मिनल पर दो संचारित एंटेना का उपयोग शामिल है और दो बेस स्टेशन पर एंटेना प्राप्त करते हैं।
एससी-एफडीएमए एक हाइब्रिड ट्रांसमिशन स्कीम है जो सिंगल-कैरियर सिस्टम में निहित कम PAR मानों को जोड़ती है जैसे कि जीएसएम और सीडीएमए जिसमें लंबे प्रतीक लंबाई और लचीले ओएफडीएम आवृत्ति आवंटन होते हैं। SC-FDMA सिग्नल जनरेशन के सिद्धांत चित्र 1 में दिखाए गए हैं, जो LTE भौतिक परत अनुसंधान पर 3GPP TR 25.814 रिपोर्ट के आंकड़ों में से एक का एक टुकड़ा है।


अंजीर। 1. SC-FDMA सिग्नल जनरेशन


अपलिंक (अपलिंक) में सिग्नल का प्रवाह।


अंजीर। 2. OFDMA और SC-FDMA में QPSK डेटा प्रतीकों की एक श्रृंखला के प्रसारण की तुलना
चित्र 1 के बाईं ओर, समय क्षेत्र में डेटा प्रतीक प्रस्तुत किए जाते हैं। प्रतीकों को फ़ॉयर फ़ॉरेन ट्रांसफ़ॉर्म की मदद से फ़्रीक्वेंसी डोमेन में परिवर्तित किया जाता है और फिर फ़्रीक्वेंसी डोमेन में, उन्हें कॉमन कैरियर स्पेक्ट्रम के सही स्थानों में वितरित किया जाता है। फिर उन्हें स्थानांतरण से पहले चक्रीय उपसर्ग जोड़ने के लिए फिर से समय डोमेन में बदलने की आवश्यकता है।


अंजीर। 3. टाइम डोमेन में SC-FDMA सिंबल बनाना



अंजीर। 4. बेसबैंड और फ़्रीक्वेंसी ऑफ़सेट में SC-FDMA प्रतीक का प्रतिनिधित्व।
OFDMA और SC-FDMA की चित्रमय तुलना जारी रखते हुए, आंकड़े 3 और 4 SC-FDMA सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एक विस्तृत प्रक्रिया दिखाते हैं। सबसे पहले, डेटा प्रतीक अनुक्रम का एक प्रतिनिधित्व टाइम डोमेन में बनाया गया है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। इस चार-उपकारक उदाहरण में, एक SC-FDMA प्रतीक को उत्पन्न करने के लिए चार डेटा प्रतीकों की आवश्यकता होती है। पहले चार रंगीन QPSK वर्ण (चित्र 2 देखें) का उपयोग करते हुए, प्रक्रिया समय डोमेन में एक SC-FDMA चरित्र बनाती है, जो एक QPSK डेटा वर्ण से दूसरे में प्रक्षेपवक्र की गणना करती है। यह एससी-एफडीएमए प्रतीक दर एम की गति से किया जाता है, ताकि परिणामस्वरूप, एक एससी-एफडीएमए प्रतीक में एम लगातार क्यूपीएसके डेटा प्रतीक शामिल हों। चर्चा को जटिल नहीं करने के लिए, हम प्रतीकों के बीच फ़िल्टरिंग संक्रमणों पर चर्चा नहीं करेंगे, हालांकि किसी भी वास्तविक योजना में ऐसे फ़िल्टरिंग आवश्यक रूप से मौजूद हैं।
फ़्रीक्वेंसी और टाइम डोमेन में, यह दिखाया गया है कि OFDMA और SC-FDMA आठ QPSK सिंबल के सीक्वेंस को कैसे ट्रांसमिट करते हैं। इस सरलीकृत उदाहरण में, उपकार (एम) की संख्या चार हो गई है। OFDMA के लिए, चार (M) प्रतीकों को समानांतर में संसाधित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक को इसी QPSK चरण के साथ अपने स्वयं के उपकार द्वारा संशोधित किया जाता है। प्रत्येक डेटा प्रतीक एक OFDMA प्रतीक के संचरण समय के लिए 15 kHz बैंड पर है, जो 66.7 μs है। अगले OFDMA प्रतीक की शुरुआत में, एक पहरेदार अंतराल जिसमें एक चक्रीय उपसर्ग (CP) होता है, डाला जाता है। एक सीपी एक चरित्र के अंत की एक प्रति है जो एक चरित्र की शुरुआत में जोड़ा जाता है। समानांतर संचरण के कारण, डेटा प्रतीकों में OFDMA प्रतीकों के समान लंबाई होती है।
एससी-एफडीएमए के मामले में, डेटा प्रतीकों को क्रमिक रूप से प्रेषित किया जाता है। चूंकि इस उदाहरण में चार उपकारक का उपयोग किया जाता है, इसलिए चार डेटा प्रतीक एक SC-FDMA प्रतीक अवधि में प्रेषित होते हैं। SC-FDMA प्रतीक की अवधि OFDMA प्रतीक के समान लंबाई है, अर्थात। 66.7 μs, लेकिन सीरियल ट्रांसमिशन के लिए धन्यवाद, डेटा प्रतीक कम हैं, अर्थात। 66.7 / एम के बराबर। पात्रों की बढ़ती गति के कारण, उनके प्रसारण के लिए एक व्यापक बैंड की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप, प्रत्येक प्रतीक 15 kHz के बजाय स्पेक्ट्रम में 60 kHz पर कब्जा कर लेता है, जैसा कि OFDMA में उपयोग किए गए धीमे प्रतीकों के साथ था। चार डेटा वर्णों को संचारित करने के बाद, सीपी डाला जाता है।



चित्र 5 SC-FDMA मॉडुलन में डेटा रूपांतरण।
SC-FDMA सिग्नल उत्पन्न करने की प्रक्रिया OFDMA योजना से अलग है। चैनल कोडिंग, स्क्रैचिंग और मॉड्यूलेशन प्रतीकों के गठन के बाद, उन्हें एम प्रतीकों के ब्लॉक में वर्गीकृत किया जाता है - एससी-एफडीएमए उप-प्रतीक। स्पष्ट रूप से, उन्हें 15 kHz के एक चरण के साथ उप-वाहक को सीधे असाइन करना असंभव है - जिसमें आवश्यक है
एन बार उच्च आवृत्ति, जहां एन ट्रांसमिशन के लिए उपलब्ध उपकार की संख्या है। इसलिए, एम मॉड्यूलेशन प्रतीकों (एम <एन) के समूह का गठन करते हुए, उन्हें एम-पॉइंट असतत फूरियर ट्रांसफॉर्म (डीएफटी), अर्थात् के अधीन किया जाता है। एक अनुरूप संकेत बनाते हैं। और फिर, मानक उलटा एन-पॉइंट फूरियर ट्रांसफॉर्म प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, प्रत्येक उपकार के स्वतंत्र मॉड्यूलेशन के अनुरूप सिग्नल को संश्लेषित किया जाता है, एक चक्रीय उपसर्ग जोड़ा जाता है, और एक आरएफ आउटपुट सिग्नल उत्पन्न होता है।

समय डोमेन में एक SC-FDMA प्रतीक का IQ प्रतिनिधित्व बनाने के बाद, अगला चरण असतत फूरियर ट्रांसफॉर्म (DFT; चित्र देखें। 4) का उपयोग करके आवृत्ति डोमेन में इसका प्रतिनिधित्व करना है। DFT नमूनाकरण दर को चुना जाता है ताकि समय डोमेन में एक SC-FDMA चिन्ह का आकार पूरी तरह से M DFT 15 kHz द्वारा अलग से दर्शाया जाए, प्रत्येक बिन SC-FDMA प्रतीक के एक अवधि के लिए एक निरंतर आयाम और चरण के साथ एक उपकार का प्रतिनिधित्व करता है। 66.7 μs के बराबर। इस मामले में, हमेशा एक SC-FDMA प्रतीक अवधि में प्रेषित डेटा प्रतीकों की संख्या और उत्पन्न DFT डिब्बे की संख्या के बीच एक अस्पष्ट पत्राचार होता है, जो बदले में कब्जे वाले उपकार की संख्या के बराबर होता है। यह काफी तार्किक है: एक SC-FDMA अवधि में प्रेषित डेटा प्रतीकों की संख्या में वृद्धि के साथ, समय डोमेन में सिग्नल तेजी से बदलता है, जिससे बैंड का विस्तार होता है और इसलिए, आवृत्ति डोमेन में सिग्नल का पूरी तरह से प्रतिनिधित्व करने के लिए बड़ी संख्या में डीएफटी डिब्बे की आवश्यकता होती है।


एम-पॉइंट पर असतत फूरियर रूपांतरण।


एससी-एफडीएमए में उपकारक आवंटन विधि


जब प्रत्येक टर्मिनल के लिए अपलिंक में एक समूह संकेत उत्पन्न होता है, तो यह तय किया जाता है कि उपकारकों के किस भाग का उपयोग किया जाता है (डेटा से भरा) और जो ("शून्य" से भरा नहीं है) (चित्र 12 देखें)।



चैनलों में क्षीणन के आधार पर संसाधनों का आवंटन।
उपयोगकर्ताओं को उपकारकों का असाइनमेंट प्रत्येक उपयोगकर्ता के चैनलों की आवृत्ति प्रतिक्रिया के अनुसार जाता है।

बहुपथ प्रतिरोध
अब सवाल पूछने का समय आ गया है: "SC-FDMA ऐसे छोटे डेटा वर्णों के साथ बहुपथ प्रतिरक्षा कैसे बनाए रख सकता है?" OFDMA में, मॉड्यूलेशन डेटा सिंबल्स 66.7 μs के OFDMA सिंबल पीरियड के लिए स्थिर रहते हैं, जबकि SC-FDMA सिंबल समय के साथ बदलता रहता है क्योंकि इसमें M शॉर्ट डेटा सिंबल होते हैं। OFDMA डिमॉड्यूलेशन प्रक्रिया के बहुप्रतीक्षित प्रसार का प्रतिरोध डेटा प्रतीकों की बड़ी लंबाई के कारण होता है जो सीधे व्यक्तिगत उपकारकों पर आरोपित होते हैं। सौभाग्य से, प्रसार में देरी का प्रतिरोध डेटा प्रतीकों के निरंतरता के बजाय प्रत्येक उपकार की निरंतर प्रकृति के कारण होता है। जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, समय-भिन्न एससी-एफडीएमए प्रतीक का डीएफटी, डीएफटी डिब्बे का एक सेट बनाता है जो एससी-एफडीएमए प्रतीक पर निरंतर होता है, हालांकि संशोधित डेटा प्रतीक बदल जाते हैं। यह डीएफटी प्रक्रिया की मुख्य संपत्ति है कि समय-भिन्न एससी-एफडीएमए प्रतीक, जिसमें एम लगातार डेटा प्रतीक शामिल हैं, आवृत्ति डोमेन एम में समय-अलग-अलग उपकारक के रूप में प्रकट होता है। इस प्रकार, यहां तक ​​कि एससी-एफडीएमए अपने अंतर्निहित लघु डेटा प्रतीकों के साथ बहुपथ प्रसार के खिलाफ पर्याप्त रूप से मजबूत है। अब, SC-FDMA सिग्नल जेनरेशन को पूरा करने के लिए, OFDMA के समान ही ऑपरेशन किए जाते हैं। उलटा एफएफटी आवृत्ति-शिफ्ट किए गए सिग्नल को समय डोमेन में परिवर्तित करता है, और फिर सीपी के अलावा मल्टीफ़्रेड प्रसार के लिए मौलिक OFDMA मौलिक प्रतिरोध प्रदान करता है।



OFDMA मॉड्यूलेशन और SC-FDMA का परस्पर संबंध।
चित्र 5 एससी-एफडीएमए और ओएफडीएमए के बीच घनिष्ठ संबंधों को दर्शाता है। ऑरेंज ब्लॉक ओएफडीएमए प्रसंस्करण को इंगित करते हैं, और ब्लू ब्लॉक एससी-एफडीएमए के लिए आवश्यक अतिरिक्त समय-डोमेन प्रसंस्करण का प्रतिनिधित्व करते हैं। ध्यान देने वाली मुख्य बात यह है कि आवृत्ति डोमेन से वापस समय डोमेन में परिवर्तित संकेत QPSK वर्ण अनुक्रम के आवृत्ति-शिफ्ट किए गए संस्करण से अधिक कुछ नहीं है। यह उदाहरण SC-FDMA बनाने के मुख्य कारण को प्रदर्शित करता है, अर्थात्, अंतिम सिग्नल का PAR मूल डेटा प्रतीकों के PAR से अधिक नहीं है, जो इस मामले में QPSK प्रतीक हैं। यह ओएफडीएमए से काफी अलग है, जहां समान क्यूपीएसके प्रतीकों के समानांतर संचरण गॉसियन शोर के समान सांख्यिकीय चोटियों का उत्पादन करता है, जो मूल डेटा प्रतीकों के बराबर से अधिक है। SC-FDMA के साथ PAR सीमित करने से उच्च शक्ति चोटियों के साथ काम करने के लिए एक मोबाइल डिवाइस की आवश्यकता कम हो जाती है। यह लागत और ऊर्जा खपत दोनों को कम करता है।