El FDMA de portadora única ( SC-FDMA ) es un esquema de acceso múltiple por división de frecuencia . Originalmente conocido como interferometría de portadora , también se denomina OFDMA precodificado linealmente ( LP-OFDMA ). Al igual que otros esquemas de acceso múltiple (TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA), se ocupa de la asignación de múltiples usuarios a un recurso de comunicación compartido. SC-FDMA puede interpretarse como un esquema OFDMA precodificado linealmente , en el sentido de que tiene un paso de procesamiento DFT adicional que precede al procesamiento OFDMA convencional.
El SC-FDMA ha llamado mucho la atención como una alternativa atractiva al OFDMA , especialmente en las comunicaciones de enlace ascendente, donde una relación de potencia pico a promedio ( PAPR ) más baja beneficia en gran medida al terminal móvil en términos de eficiencia de potencia de transmisión y reducción del costo del amplificador de potencia. De aquí proviene el nombre del SC-FDMA: es una señal OFDM que imita las características de una señal QAM de portadora única. [1] Se ha adoptado como esquema de acceso múltiple de enlace ascendente en la evolución a largo plazo (LTE) de 3GPP, o UTRA evolucionada (E-UTRA). [2] [3] [4]
El rendimiento de SC-FDMA en relación con OFDMA ha sido objeto de varios estudios. [5] [6] [7] Aunque la diferencia de rendimiento es pequeña, la ventaja de SC-FDMA de baja PAPR lo hace deseable para la transmisión inalámbrica de enlace ascendente en sistemas de comunicación móvil, donde la eficiencia energética del transmisor es de suma importancia.
El procesamiento de transmisión de SC-FDMA es muy similar al de OFDMA. Para cada usuario, la secuencia de bits transmitida se asigna a una constelación compleja de símbolos ( BPSK , QPSK o M- QAM ). Luego, a los diferentes transmisores (usuarios) se les asignan diferentes coeficientes de Fourier. Esta asignación se lleva a cabo en los bloques de mapeo y desmapeo. El lado del receptor incluye un bloque de desmapeo, un bloque IDFT y un bloque de detección para cada señal de usuario que se recibirá. Al igual que en OFDM , se introducen intervalos de guarda (llamados prefijos cíclicos) con repetición cíclica entre bloques de símbolos con el fin de eliminar de manera eficiente la interferencia entre símbolos por dispersión temporal (causada por la propagación por trayectos múltiples) entre los bloques.
En SC-FDMA, el acceso múltiple entre usuarios se hace posible mediante la asignación a distintos usuarios de distintos conjuntos de coeficientes de Fourier no superpuestos (subportadoras). Esto se logra en el transmisor insertando (antes de la IDFT) coeficientes de Fourier silenciosos (en posiciones asignadas a otros usuarios) y eliminándolos en el lado del receptor después de la DFT.
La característica distintiva de SC-FDMA es que conduce a una señal de transmisión de portadora única, en contraste con OFDMA, que es un esquema de transmisión de múltiples portadoras. El mapeo de subportadoras se puede clasificar en dos tipos: mapeo localizado y mapeo distribuido. En el mapeo localizado, las salidas DFT se asignan a un subconjunto de subportadoras consecutivas, confinándolas así a solo una fracción del ancho de banda del sistema. En el mapeo distribuido, las salidas DFT de los datos de entrada se asignan a subportadoras sobre todo el ancho de banda de forma no continua, lo que da como resultado una amplitud cero para las subportadoras restantes. Un caso especial de SC-FDMA distribuido se denomina SC-FDMA intercalado (IFDMA), donde las subportadoras ocupadas están espaciadas de manera uniforme sobre todo el ancho de banda. [8]
Debido a su estructura de portadora única inherente, una ventaja destacada de SC-FDMA sobre OFDM y OFDMA es que su señal de transmisión tiene una relación de potencia pico a promedio (PAPR) más baja, lo que da como resultado parámetros de diseño relajados en la ruta de transmisión de una unidad de suscriptor. Intuitivamente, la razón radica en el hecho de que, mientras que los símbolos de transmisión OFDM modulan directamente múltiples subportadoras, los símbolos de transmisión SC-FDMA se procesan primero mediante un bloque DFT de N puntos. [9]
En OFDM, así como en SC-FDMA, la ecualización se logra en el lado del receptor, después del cálculo de la DFT, multiplicando cada coeficiente de Fourier por un número complejo. De este modo, el desvanecimiento selectivo de frecuencia y la distorsión de fase se pueden contrarrestar fácilmente. La ventaja es que la ecualización del dominio de frecuencia mediante FFT requiere menos cálculos que la ecualización convencional del dominio del tiempo, que requiere filtros FIR o IIR de múltiples tomas. Menos cálculos dan como resultado un menor error de redondeo compuesto, que puede considerarse como ruido numérico.
Un concepto relacionado es la combinación de una transmisión de portadora única con el esquema de ecualización en el dominio de la frecuencia de portadora única (SC-FDE). [10] La transmisión de portadora única, a diferencia de SC-FDMA y OFDM, no emplea IDFT ni DFT en el transmisor, sino que introduce el prefijo cíclico para transformar la convolución del canal lineal en una circular. Después de eliminar el prefijo cíclico en el receptor, se aplica una DFT para llegar al dominio de la frecuencia, donde se puede emplear un esquema simple de ecualización en el dominio de la frecuencia de portadora única (SC-FDE), seguido de la operación IDFT.
