Кодирование в сетях сотовой связи

Изначально сети GSM разрабатывали для того, чтобы мобильные станции передавали и принимали небольшой трафик, то есть голосовую связь, SMS, факсы. Однако потом произошло дальнейшее развитие сетей сотовой связи. Сети 3G от GSM отличались уже весьма значительно.

Существует как минимум два стандарта сетей третьего поколения. В США и некоторых странах Юго-Восточной Азии действует стандарт CDMA2000. В Европе обосновался UMTS/WCDMA. Общие принципы обоих форматов похожи, поскольку они базируются на использовании технологии CDMA (Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением).

В основе СDMA — использование шумоподобных сигналов с расширенным спектром. Это обеспечивает им не только помехозащищенность, но и высокую степень утилизации доступного канала связи.

Технология с ортогональным кодовым разделением сигналов дает возможность использовать доступную полосу частот, добиваясь крайне высоких характеристик спектральной эффективности. А это означает, что используя ту же полосу частот, что и GSM, сеть нового поколения на основе CDMA способна обеспечить большую скорость передачи данных, как и очень надежную передачу их за счет применения помехоустойчивого кодирования с большой избыточностью.

LTE — это технология построения сетей беспроводной связи поколения, которое следует за 3G, на базе IP-технологий. Она отличается более высокими скоростями передачи данных. Соответствующий стандарт разработало и утвердило международное партнерское объединение 3GPP.

Однако со временем появилась и OFDM — система кодирования нового поколения. В чем суть LTE? Как и в случае сетей 3G с технологией CDMA, краеугольным камнем LTE следует считать технологию кодирования и передачи данных — OFDM-MIMO. OFDM, или Orthogonal frequency-division multiplexing — это ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием.

Это цифровая схема модуляции, использующая множество расположенных вблизи ортогональных поднесущих. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции на низкой символьной скорости. При этом она сохраняет общую скорость передачи данных, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания.

Проще говоря, сигналы OFDM получают с использованием быстрого преобразования Фурье. Это что касается движения сигнала от базовой станции к телефону. На пути от телефона к базовой станции разработчикам пришлось отказаться от OFDM в пользу SC-FDMA — мультиплексирование на одной несущей (Single-carrier FDMA). Ведь при сложении множества ортогональных поднесущих формируется сигнал с большим пик-фактором. А, чтобы передать подобный сигнал без искажений, необходим дорогой передатчик с высокой линейностью.