Ўқув қулланма Тошкент 2011 йил

3.4. LTE тизимининг радиоинтерфейсини ташкил этилиши

Юқорида таъкидланганидек, LTE тизимининг (шунингдек барча замонавий юқори тезликли технологияларнинг ҳам) “инқилобий” ютуқлари асосан икки технология: OFDM ва MIMO ларнинг қўлланилиши туфайли мумкин бўлди.
LTE тизими радиоинтерфейсини ташкил этилишини баён этишдан олдин бу технологияларнинг қисқача тавсифини бериш лозим деб топилди.

3.4.1. OFDM технологиясининг тавсифи

OFDM (ингл. Ortogonal Frequency Division Multiplexing), ортогонал³⁰ частотавий мультиплекслаш технологияси - яқин жойлашган кўп сонли ортогонал нимэлтувчилардан фойдаланадиган модуляция ва каналларни ажратишнинг рақамли схемаси ҳисобланади. Ҳар бир нимэлтувчи оддий модуляция схемаси бўйича (масалан QAM – квадратура-амплитудавий модуляция) паст символ тезлигида модуляцияланади, лекин умуман олганда худди шундай ўтказиш полосасида бир нимэлтувчи асосидаги оддий модуляция схемаларига қараганда юқорироқ маълумот узатиш тезлигини таъминлайди. Яъни бу шуни билдирадики, маълумотлар канални ташкил этувчи кўплаб нимэлтувчи частоталар бўйича бир вақтни ўзида узатилади. OFDM сигналлари “Фурье тезкор ўзгартириш” (ФТЎ)³¹ (ингл Fast Fourier Transform) математик механизмини ишлатиш йўли билан олинади.
Бир нимэлтувчили схемаларга қараганда OFDM нинг асосий афзаллиги бу унинг каналдаги мураккаб вазиятларга бардош бериш қобилятидир. Масалан юқори частоталардаги сўнишлар, радиосигналнинг кўп нурли тарқалиши туфайли келиб чиқувчи тор полосали ҳалақитлар ва айрим-частотавий сўнишлар билан мураккаб фильтр-эквалайзерлардан фойдаланмаган холда кураша олиши ҳисобланади. Сигнални қайта ишлаш соддалашади, чунки энди битта тез модуляцияланадиган кенг полосали сигнал билан эмас, балки кўплаб секин модуляцияланадиган тор полосали сигналлар билан ишланади. Паст тезликли символлар орасида ҳимоя интервали (циклик префикс - CP, англ. Cyclic Prefix) дан фойдаланиш имкониятини беради, бу вақтли тарқалишларни тўғрилашга ва символлар аро интерференцияни (СаИ) йўқотишга имкон беради.
OFDM сигналларининг ўзига хос хусусиятлари қуйидагилардир:

• 
  Танланган усул асосида (QPSK, 16-QAM, 64-QAM) ахборот символлари билан модуляцияланган нимэлтувчи частоталарни мультиплекслаш;
  
• 
  Нимэлтувчилар ортогонал (ўзаро корреляцион функцияси 0 га тенг) ёки ақалли квазиортогонал (амалда) асосда ажратилади;
  
• 
  Ҳар бир OFDM–символ СаИ ни йўқотиш учун ҳимоя вақт интервалига эга. Бу ҳимоя интервалининг вақти алоқа линиясининг (радиосигналнинг физик тарқалиш муҳити) импульсли характеристикасини ҳисобга олиб танланади.
  

Бундан ташқари, OFDM нинг афзаллиги ҳимоя интервалларининг сонини камайтиришдадир. Кетма–кет сигналда ҳимоя интерваллари ҳар бир символлар орасига бўлиши керак, кўп частотали сигналда эса у фаыат символлар гуруҳлари (OFDM символлари) орасида бщлгани кифоя.
OFDM нинг камчиликларига доплер³² бузилишларига сезгирлик, “пси -фактор”³³ деб аталадиган эффектнинг мавжудлиги, шунингдек электрон компонентлар сифатига юқори талаблар қўйилишини киритиш мумкин.
OFDM технологияси кўплаб нимэлтувчи частоталардан иборат бўлган S_k(t)=a_k·sin[2π(f₀+kf)] (бу ерда f₀ – диапазоннинг пастки частотаси, k – нимэлтувчининг тартиб рақами) кўринишга эга бўлган кўп-частотали сигнални шакллантиришга асосланган. Бу нимэлтувчилар бир биридан ортогоналлик асосида ажратилган бўлиб
  ( бу n-чи нимэлтувчининг радиал частотаси) кенгликдаги частотага фарқ қилади.
Ортогонал элтувчилар орқали маълумотлар модуляцияланганида частота каналида N нимэлтувчилар f_k = f_c + k∆f тенглама асосида ажратилади (бу ерда k –[-N/2, N/2] диапазонидаги бутун сон). Ҳар бир нимэлтувчи мустақил равишда квадратура-фазавий ёки квадратура-амплитудавий модуляция орқали ишланади. Танланган модуляция схемасидан (BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM) келиб чиққан холда, блок модуляцион символларга мос битлар гуруҳлари кетма-кетлиги (1, 2, 4, 6 бит) кўринишида тақдим этилади. Ҳар бир гуруҳга кейинчалик элтувчи тўғридан-тўғри модуляцияланганда ишлатиладиган Грей вектор диаграммасининг Q ва I қийматлари мос равишда қўйилади (3.22-расм).
Квадратурали символлар амплитудаларини ўртачалаштириш учун меъёрлаштирилган (яъни с коэффициентларга кўпайтирилган Q ва I қийматларидан фойдаланилади (масалан, QPSK учун c = 1/2, 16-QAM учун c = 1/10, 64-QAM учун c = 1/42). Умумий сигнал “Тескари Фурье тезкор ўзгартириш” (ТФТЎ) усули (ингл. Inverse Fast Fourier Transform, IFFT) ёрдамида ҳисобланади. ТФТЎ орқали модуляцион символлар аниқланганидан кейин радиосигналнинг ўзи ҳисобланади ва узаткичга узатилади. Қабул қилишда барча процедуралар тескари тартибда, фақат тўғри “Фурье тезкор ўзгартириш” (ФТЎ) усули ишлатилиб амалга оширилади (3.23-расм).

3.22-расм. QPSK, 16-QAM ва 64-QAM учун Грей вектор диаграммалари (модуляцион символларни тақдим этиш)