UMTS에서 사용 가능한 다중 경로 페이딩 문제의 영향을 극복하기 위해 LTE는 다운 링크에 대해 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)를 사용합니다. 즉 전체 5MHz 대역폭에 하나의 신호를 확산시키는 대신에 기지국에서 단말기로 각각 180KHz의 많은 협대역 통신망을 통해 데이터를 전송합니다. OFDM은 다중 반송파 전송을 위해 다수의 협대역 부반송파를 사용하여 데이터를 운반합니다.
직교 주파수 분할 다중화 (OFDM)는 디지털 다중 반송파 변조 방식으로 사용되는 주파수 분할 다중화 (FDM) 방식입니다.
OFDM은 스펙트럼 유연성을 위한 LTE 요구 사항을 충족시키고 높은 피크 속도의 매우 넓은 반송파를 위한 비용 효율적인 솔루션을 구현합니다. 기본적인 LTE 다운링크 물리적 자원은 아래 그림과 같이 시간-주파수 그리드로 볼 수 있습니다.
OFDM 심볼들은 리소스 블록들로 그룹화됩니다. 리소스 블록은 주파수 영역에서 전체 크기가 180kHz이고 시간 영역에서 0.5ms입니다. 각 1ms 전송 시간 간격 (TTI)은 두 개의 슬롯 (Tslot)으로 구성됩니다.
각 사용자는 time.frequency 그리드에 소위 리소스 블록의 번호가 할당됩니다. 사용자가 얻는 리소스 블록이 많을수록 리소스 요소에 사용되는 변조가 높을수록 비트 전송률이 높아집니다. 특정 시점에서 어떤 리소스 블록과 사용자가 발생하는지는 주파수 및 시간 차원에서의 스케줄링 메커니즘에 따라 다릅니다.
LTE의 스케줄링 메커니즘은 HSPA에서 사용되는 스케줄링 메커니즘과 유사하며 다양한 무선 환경에서 다양한 서비스에 대해 최적의 성능을 제공합니다.
OFDM의 장점
● 단일 캐리어 방식에 비해 OFDM의 주된 이점은 복잡한 이퀄라이제이션 필터가 없는 심각한 채널 조건 (예 : 긴 구리선의 고주파 감쇠, 협대역 간섭 및 다중 경로로 인한 주파수 선택적 페이딩)을 처리할 수 있다는 점입니다.
● OFDM은 하나의 고속으로 변조된 광대역 신호보다는 오히려 많은 저속으로 변조된 협대역 신호를 사용하는 것으로 볼 수 있기 때문에 채널 이퀄라이징이 단순화됩니다.
● 심볼율이 낮으면 심볼간 가드 인터벌을 사용할 수 있으므로 ISI (Inter Symbol Interference)를 제거할 수 있습니다.
● 이 메커니즘은 단일 주파수 네트워크 (SFN)의 설계를 용이하게 하는데, 여러 개의 인접한 송신기가 동일한 주파수에서 동일한 신호를 동시에 보내는 경우, 여러 개의 원거리 송신기의 신호가 전통적인 단일 반송파 시스템에서 일반적으로 발생하는 것처럼 간섭되지 않고 효과적으로 결합될 수 있습니다 .
OFDM의 단점
● 높은 Peak-To-Average 비율
● 주파수 오프셋에 민감하므로 도플러 시프트에도 영향을 미침
SC-FDMA 기술
LTE는 업링크에서 SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)라고 불리는 프리코딩된 OFDM 버전을 사용합니다. 이것은 정상적인 OFDM의 단점을 보완하기 위한 것으로 PAPR (Peak to Average Power Ratio)이 매우 높습니다.
높은 PAPR은 비싸고 비효율적인 선형성에 대한 요구가 높은 전력 증폭기를 필요로 하므로 터미널 비용이 증가하고 배터리가 더 빨리 소모됩니다.
SC-FDMA는 전력 증폭기에서 선형성 및 전력 소비의 필요성을 줄이는 방식으로 리소스 블록을 그룹화하여 이 문제를 해결합니다. 낮은 PAPR은 또한 커버리지 및 Cell-Edge 성능을 향상시킵니다.
