FDMA de portadora única ( SC-FDMA ) es un esquema de acceso múltiple por división de frecuencia . Originalmente conocida como Interferometría de Portadora , también se le llama 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 se puede interpretar como un esquema OFDMA precodificado linealmente , en el sentido de que tiene un paso de procesamiento DFT adicional que precede al procesamiento OFDMA convencional.
SC-FDMA ha atraído gran atención como una alternativa atractiva a OFDMA , especialmente en las comunicaciones de enlace ascendente donde una relación de potencia pico a promedio ( PAPR ) más baja beneficia enormemente al terminal móvil en términos de eficiencia de potencia de transmisión y costo reducido del amplificador de potencia. De aquí es de donde SC-FDMA recibe su nombre: es una señal OFDM que imita las características de una señal QAM de una sola portadora. [1] Se ha adoptado como esquema de acceso múltiple de enlace ascendente en 3GPP Long Term Evolution (LTE) o Evolved UTRA (E-UTRA). [2] [3] [4]
El desempeño de SC-FDMA en relación con OFDMA ha sido objeto de diversos estudios. [5] [6] [7] Aunque la brecha de rendimiento es pequeña, la ventaja de SC-FDMA de un PAPR bajo lo hace deseable para la transmisión inalámbrica de enlace ascendente en sistemas de comunicaciones móviles, 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 transmitidos se asigna a una constelación compleja de símbolos ( BPSK , QPSK o M- QAM ). Luego, a diferentes transmisores (usuarios) se les asignan diferentes coeficientes de Fourier. Esta asignación se realiza en los bloques de mapeo y demapping. El lado del receptor incluye un bloque de desasignación, 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 debido a la dispersión del tiempo (causada por la propagación de múltiples rutas) entre los bloques.
En SC-FDMA, el acceso múltiple entre usuarios es posible asignando a diferentes usuarios diferentes conjuntos de coeficientes de Fourier (subportadoras) que no se superponen. Esto se logra en el transmisor insertando (antes de IDFT) coeficientes de Fourier silenciosos (en posiciones asignadas a otros usuarios) y eliminándolos en el lado del receptor después de DFT.
La característica distintiva de SC-FDMA es que conduce a una señal de transmisión de una sola portadora, en contraste con OFDMA, que es un esquema de transmisión de múltiples portadoras. El mapeo de subportadora se puede clasificar en dos tipos: mapeo localizado y mapeo distribuido. En el mapeo localizado, las salidas DFT se mapean a un subconjunto de subportadoras consecutivas, confinándolas así solo a una fracción del ancho de banda del sistema. En el mapeo distribuido, las salidas DFT de los datos de entrada se asignan a subportadoras en todo el ancho de banda de manera no continua, lo que resulta en una amplitud cero para las subportadoras restantes. Un caso especial de SC-FDMA distribuido se llama SC-FDMA entrelazado (IFDMA), donde las subportadoras ocupadas están espaciadas equidistantemente en 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 resulta en parámetros de diseño relajados en la ruta de transmisión de un suscriptor. unidad. Intuitivamente, la razón radica en el hecho de que cuando 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 DFT, multiplicando cada coeficiente de Fourier por un número complejo. De este modo se pueden contrarrestar fácilmente el desvanecimiento selectivo en frecuencia y la distorsión de fase . La ventaja es que la ecualización en el dominio de la frecuencia utilizando FFT requiere menos cálculo que la ecualización convencional en el dominio del tiempo, que requiere filtros FIR o IIR de múltiples tomas. Menos cálculos dan como resultado un error de redondeo compuesto menor, que puede verse como ruido numérico.
Un concepto relacionado es la combinación de una transmisión de una sola portadora con el esquema de ecualización en el dominio de frecuencia de una sola portadora (SC-FDE). [10] La transmisión de portadora única, a diferencia de SC-FDMA y OFDM, no emplea IDFT ni DFT en el transmisor, pero introduce el prefijo cíclico para transformar la convolución del canal lineal en 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 una sola portadora (SC-FDE), seguido de la operación IDFT.
