LTE筆記: SC-FDMA vs. OFDMA (2)

在上一篇文章中, 我們介紹了 LTE 網路的下行方法,
接下來, 我們會從 OFDMA 出發, 介紹上行的 SC-FDMA,
SC-FDMA 全名為: Single-carrier FDMA, 其特色就在於只有一個載波頻率,
這樣的特色, 似乎和原有的 FD (Frequency Division) 相悖離,
因此, SC-FDMA 不像 OFDMA 一樣直觀,

我們先從 OFDMA 和 SC-FDMA 的多工比較出發,
如下圖所示:

來自: http://www.rfwireless-world.com/Articles/difference-between-SC-FDMA-and-OFDMA.html

在左圖即是原本的 OFDMA 的調變多工,
每一個 symbol, 被放在一個 15 kHz 的 RE 中,
而又圖則是 SC-OFDMA 的調變多工方式,
我們可以看到原本在頻率軸上的多工 (不同顏色, 不同 RE),
轉移到時間軸上, 因此, 此電波信號是在時間上多工.

那麼, 為什麼 SC-FDMA 仍保有 FD 的名字呢?
我們可以從以下系統方塊圖中得到原因:

來自: https://en.wikipedia.org/wiki/Single-carrier_FDMA

和 OFDMA 相比, SC-FDMA 一共多了兩個單元,
以傳送端為例, 分別是: N-point FFT 和 P-to-S,
其中, P-to-S 可以視為把原本 M 個 subcarriar 的訊號, 轉道時間域進行分工,
此處的 M 對應到整個通道所擁有的 subcarriar 數量, 而不只是分配與使用者的,
因此 SC-FDMA 的訊號產生, 仍是基於 FD 的架構產生,
只是原本訊號疊加, 改成在時域分時多工傳輸,
而之前 N-points FFT 可以視為一個 precoder,
用以將時間序列的訊號, 透過此轉換, 轉到頻域表示,
需要注意的是: 此處 N<M, 其中 N 也就是所分配的 subcarriar 的數量,
詳細的對應過程, 我們可以用下圖表示:

來自: https://goo.gl/RCjp7j

在上圖中, 我們可以看到詳細的轉換過程,
為了使兩張圖的物理意義一致, 我修改的下圖中 M 和 N 的位置,
參考此結果, 對於 SC-FDMA 的接收端而言, 也就是 eNB,
在只有一個 UE 的情況下, 將會解出一組 M 點的訊號,
其中只有 N 點有值 (N 點為分配給該 UE 的頻寬),
因此, 也應該實行 N 點的 IFFT 來進行係數的還原,