Организация связи в сетях LTE

При формировании OFDM сигнала делается ОДПФ, после которого получаем: ofdm=[0.0000+0.0000i, 0.5000-0.5000i, 0.0000+1.0000i, 0.5000+0.5000i], это числовые отсчеты излучаемого сигнала. Эти отсчеты подаются в ЦАП, где преобразуются в аналоговый сигнал длительности 66,7 мкс, после чего сформированный сигнал передается в эфир. На приемной стороне производится оцифровка принятого сигнала, в результате которой должны получить отсчеты ofdm=[0.0000+0.0000i, 0.5000-0.5000i, 0.0000+1.0000i, 0.5000+0.5000i], после применения к ним ДПФ, получаем: X=[1.0000+1.0000i, -1.0000-1.0000i, -1.0000+1.0000i, 1.0000-1.0000i], т.е. получили исходную последовательность.

При формировании SCFDMA сначала выполняется ДПФ, в результате которого получаем: y=[0.0000+0.0000i, 2.0000+2.0000i, 0.0000+ 4.0000i, 2.0000 -2.0000i], будем считать, что это отсчеты спектра на выделенных поднесущих. Будем считать, что базовая станция имеет N=16 поднесущих, первые четыре из которых принадлежат нашему АУ. Тогда полученную последовательность «y» необходимо дополнить до 16-ти нулями и выполнить ОДПФ, в результате которого получаем: sc=[0.2500+0.2500i, 0.0542+0.4077i, -0.2500+0.3536i, -0.4077+0.0542i, -0.2500-0.2500i, 0.0811-0.2724i, 0.2500+0.0000i, 0.0811+0.2724i, -0.2500+0.2500i, -0.4077-0.0542i, -0.2500-0.3536i, 0.0542-0.4077i, 0.2500-0.2500i, 0.2724-0.0811i, 0.2500+0.0000i, 0.2724+0.0811i], это отсчеты передаваемого сигнала во временной области. Эти отсчеты также подаются в ЦАП, где преобразуются в аналоговый сигнал длительности 66,7 мкс, после чего сформированный сигнал передается в эфир. Поскольку при формировании OFDM также используются все N поднесущих, то скорость обработки информации в ЦАП не изменяется, соответственно и длительность передаваемых символов также не должна изменяться. Откуда в источниках [2 и 4] получили сокращение длительности модуляционных символов при SC-FDMA пока не ясно. Не ясно также, откуда видно, что на всех поднесущих излучается один и тот же сигнал. Из процесса формирования сигнала это не следует, поскольку отсчеты спектра на поднесущих разные.

При приеме сигнала, в результате оцифровки принятого сигнала должны получить те же отсчеты сигнала «sc», которые использовались при передаче. После применения к ним ДПФ получаем: Y=[0.0000+0.0000i, 2.0000+2.0000i, 0.0000+4.0000i, 2.0000-2.0000i, 0.0000+0.0000i, -0.0000-0.0000i, 0.0000+0.0000i, -0.0000+0.0000i, 0.0000-0.0000i, 0.0000+0.0000i, 0.0000-0.0000i, 0.0000-0.0000i, 0.0000-0.0000i, 0.0000+0.0000i, 0.0000+0.0000i, 0.0000+0.0000i]. Это отсчеты спектра сигнала на поднесущих базовой станции, из которых первые четыре поднесущие представляют наш сигнал, а на остальных нули. При дальнейшей обработке выделяется последовательность, принадлежащая поднесущим нашего АУ, Y1=[0.0000+0.0000i, 2.0000+2.0000i, 0.0000+4.0000i, 2.0000-2.0000i]. Применяя к выделенной последовательности ОДПФ получаем последовательность X=[1.0000+1.0000i, -1.0000-1.0000i, -1.0000+1.0000i, 1.0000-1.0000i], которая полностью совпадает с переданной последовательностью «x».

Если мы при формировании OFDM на передающей стороне применим ДПФ, а на приемной ОДПФ, результат не изменится, мы примем тот же сигнал, только пик-фактор немного уменьшиться, так как в первом случае максимальное значение амплитуды равно 5, а во втором – 4.

Аналогично при формировании SC-FDMA сигнала, на передающей стороне можем сначала применить ОДПФ, а потом ДПФ, при этом на приемной стороне сначала ОДПФ, а потом ДПФ, при этом на приемной стороне будет принят тот же сигнал.

Таким образом, до подачи отсчетов на ЦАП и после снятия отсчетов с АЦП работает чистая математика с отсчетами сигналов, поэтому абсолютно не важно, какие отсчеты считать относящимися к временной области, а какие к частотной, это дело вкуса каждого. Важно только то, что после ЦАП формируется аналоговый сигнал действительно во временной области, который после переноса на заданную частоту и усиления излучается в эфир на этой частоте как при OFDM так и при SC-FDMA.

В соответствии со спецификацией LTE [7, п. 5.3.3] до генерации сигнала SC‑FDMA производится операция преобразования предкодирования, которая является операцией ДПФ и выполняется в соответствии с

в результате чего образуется блок комплекснозначных символов . Переменная , где представляет полосу пропускания PUSCH в терминах ресурсных блоков и выполняет

, где α

₂

, α

₃

, α

₅

– множество неотрицательных целых чисел.

После этого в соответствии со спецификацией LTE [7, п. 5.6] производится генерация сигнала SC‑FDMA для порта p антенны осуществляется в соответствии с формулой:

для , где , N=2048, Δf=15 кГц и это содержание ресурсного элемента (k, l) на антенном порту p.

Сравнение формул, приведенных в [7] для формирования сигналов OFDM и SC‑FDMA показывает, что они отличаются весьма незначительно, а именно только аргументами функций e^k. Для сигнала OFDM применяется функция , а для SC‑FDMA функция , то есть разница только в аргументах k и k+1/2.

Циклический префикс