Acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única
El Acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única, también conocido como SC-FDMA (acrónimo en inglés de Single Carrier Frequency Division Multiple Access) es un esquema de acceso múltiple que utiliza modulación de portadora única, multiplexación frecuencial ortogonal y ecualización en el dominio frecuencial. Se ocupa, al igual que otros esquemas de acceso múltiple, como TDMA, FDMA, CDMA u OFDMA, de la asignación de varios usuarios a un recurso de comunicación compartido. Se utiliza para la comunicación de datos de alta velocidad de enlace ascendente del estándar de telefonía móvil LTE del Proyecto 3GPP.
Esta técnica también se puede definir como una versión de OFDMA y SC/FDE donde las etapas de precodificación y precodificación inversa se añaden al transmisor y receptor respectivamente, por este motivo SC-FDMA también es conocido como DFTS-OFDMA.
Transmisor y receptor de LP-OFDMA/SC-FDMA
El proceso de transmisión del esquema SC-FDMA es muy parecido al de OFDMA. Para un usuario determinado se asigna la secuencia de bits transmitidos a una constelación de símbolos complejos (BPSK o M-QAM). La secuencia compleja resultante es transformada por un bloque de precodificación que consiste en un módulo de Transformada de Fourier discreta o DFT, el cual permite realizar la ecualización en el dominio frecuencial. Como el tamaño de la DFT no crece linealmente con la longitud de la respuesta del canal, la complejidad de la ecualización en el dominio frecuencial es menor que la de los ecualizadores en dominio temporal de canales de banda ancha.
La asignación de subportadoras asigna los valores complejos de la salida de la DFT en las amplitudes de las subportadoras seleccionadas. Se pueden clasificar en dos tipos: mapeo adyacente o entrelazado. En el mapeo adyacente LFDMA las salidas de la DFT se asignan a un subconjunto de subportadoras consecutivas utilizando una fracción del ancho de banda del sistema. En el mapeo distribuido o entrelazado (IFDMA), las salidas de la DFT se asignan a subportadoras no continuas dentro del ancho de banda del sistema. Las subportadoras no utilizadas serán forzadas a amplitud cero.
A partir de aquí el proceso de transmisión vuelve a ser similar al de OFDMA: mediante una transformada inversa de Fourier (IDFT) se convierte cada símbolo del dominio frecuencial al dominio temporal. Posteriormente se le añade un prefijo cíclico (CP) que copiará una porción de las muestras del final del bloque al principio de éste y que convertirá la convolución lineal con la respuesta impulsional del canal en una convolución circular, el prefijo cíclico permite al receptor absorber mucho más eficientemente el retraso de dispersión (causado por el multicamino) entre bloques y a la vez mantener la ortogonalidad frecuencial. El CP ocupa una duración llamada tiempo de guarda, una redundancia temporal que debe tenerse en cuenta en los cálculos de velocidad de datos. La longitud de este prefijo ha de ser mayor que la respuesta al impulso del canal para evitar interferencia intersimbólica (ISI). Finalmente el bloque DAC/RF modula las muestras para transmitirlas por el canal de radio frecuencia.
En el receptor se asume que, gracias a una estimación perfecta del canal y a que el sistema está sincronizado, se evitan interferencias entre usuarios. Tras suprimir la parte correspondiente al prefijo cíclico, el símbolo en el dominio del tiempo es convertido mediante una DFT a un símbolo en el dominio de la frecuencia justo antes de aplicar un demapeo. Finalmente antes de la etapa de detección se realiza una precodifcación inversa mediante una IDFT para volver al dominio temporal.
- DFT: Transformada discreta de Fourier
- IDFT: Transformada discreta de Fourier inversa
- CP: prefijo cíclico
- PS: Conformación de pulso
- DAC: Conversor digital-analógico
- RF: Señal de radiofrecuencia
- ADC: Conversor analógico-digital
- LP-OFDMA: OFDMA linealmente precodificado
Propiedades útiles
Con comparación a OFDMA:
- Bajo PAPR (factor de cresta).
- Más robusto ante los valores nulos del espectro.
- Sensibilidad menor al offset de la frecuencia portadora.
- Complejidad menor del transmisor.
Véase también
Bibliografía
- Myung, Hyung G. (2007). «Introduction to single carrier FDMA». EUSIPCO (en inglés).
- Myung, Hyung G.; Goodman, David J. (2008). Single Carrier FDMA: A New Air Interface for Long Term Evolution (en inglés). Wiley. ISBN 978-0470724491.
- Sánchez Sánchez, Juan Jesús (2011). «Analysis of SC-FDMA and OFDMA Performance over Fading Channels». Tesis doctoral (en inglés).
- «SC-FDMA: Single Carrier FDMA in LTE». Xixia (en inglés). 2009.