OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Include:
Bazele OFDM Prefixul ciclic Sincronizarea OFDM
A se vedea și: Bazele modulației multipurtătoare Ce este FBMC
OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing este o formă de undă sau modulație a semnalului care oferă unele avantaje semnificative pentru legăturile de date.
Acum, OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing este utilizat pentru multe dintre cele mai recente sisteme wireless cu lățime de bandă largă și debit mare de date, inclusiv Wi-Fi, telecomunicații celulare și multe altele.
Faptul că OFDM utilizează un număr mare de purtătoare, fiecare transportând date cu rată de biți redusă, înseamnă că este foarte rezistent la fading selectiv, interferențe și efecte multipath, oferind, de asemenea, un grad ridicat de eficiență spectrală.
Primele sisteme care foloseau OFDM au constatat că procesarea necesară pentru formatul semnalului era relativ mare, dar, odată cu progresele tehnologice, OFDM prezintă puține probleme în ceea ce privește procesarea necesară.
Dezvoltarea OFDM
Utilizarea OFDM și a modulației multipurtătoare în general a ieșit în evidență în ultimii ani, deoarece oferă o platformă ideală pentru transmisiunile de comunicații de date fără fir.
Cu toate acestea, conceptul de tehnologie OFDM a fost studiat pentru prima dată în anii 1960 și 1970 în timpul cercetărilor privind metodele de reducere a interferențelor între canale foarte apropiate. În plus, alte cerințe trebuiau să realizeze o transmisie de date fără erori în prezența interferențelor și a condițiilor de propagare selectivă.
Într-un prim moment, utilizarea OFDM a necesitat niveluri mari de procesare și, în consecință, nu a fost viabilă pentru utilizarea generală.
Câteva dintre primele sisteme care au adoptat OFDM au fost cele de radiodifuziune digitală – aici, OFDM a fost capabil să ofere o formă foarte fiabilă de transport de date într-o varietate de condiții de traseu al semnalului. Un exemplu a fost radioul digital DAB care a fost introdus în Europa și în alte țări. Societatea norvegiană de radiodifuziune NRK a fost cea care a lansat primul serviciu la 1 iunie 1995. OFDM a fost utilizat și pentru televiziunea digitală.
Mai târziu, puterea de procesare a crescut ca urmare a creșterii nivelurilor de integrare, ceea ce a permis ca OFDM să fie luat în considerare pentru sistemele de comunicații mobile 4G, care au început să fie implementate începând cu aproximativ 2009. De asemenea, OFDM a fost adoptat pentru Wi-Fi și pentru o varietate de alte sisteme de date fără fir.
Ce este OFDM?
OFDM este o formă de modulație multipurtătoare. Un semnal OFDM este alcătuit dintr-un număr de purtătoare modulate la distanță mică între ele. Când modulația de orice formă – voce, date etc. – este aplicată unei purtătoare, atunci benzile laterale se împrăștie de o parte și de alta. Este necesar ca un receptor să fie capabil să recepționeze întregul semnal pentru a putea demodula cu succes datele. Prin urmare, atunci când semnalele sunt transmise aproape unul de celălalt, ele trebuie să fie distanțate astfel încât receptorul să le poată separa cu ajutorul unui filtru și trebuie să existe o bandă de gardă între ele. Acesta nu este cazul în cazul OFDM. Deși benzile laterale de la fiecare purtătoare se suprapun, ele pot fi recepționate fără interferențele la care s-ar putea aștepta, deoarece sunt ortogonale una față de cealaltă. Acest lucru se realizează prin faptul că distanța dintre purtătoare este egală cu reciproca perioadei simbolului.
Pentru a vedea cum funcționează OFDM, este necesar să ne uităm la receptor. Acesta acționează ca o bancă de demodulatoare, traducând fiecare purtătoare până la DC. Semnalul rezultat este integrat pe perioada simbolului pentru a regenera datele din acea purtătoare. Același demodulator demodulează și celelalte purtătoare. Deoarece spațierea purtătoarelor este egală cu reciproca perioadei simbol înseamnă că acestea vor avea un număr întreg de cicluri în perioada simbol și contribuția lor se va aduna la zero – cu alte cuvinte, nu există nicio contribuție de interferență.
O cerință a sistemelor de transmisie și recepție OFDM este că acestea trebuie să fie liniare. Orice neliniaritate va provoca interferențe între purtătoare ca urmare a distorsiunii de intermodulație. Acest lucru va introduce semnale nedorite care vor cauza interferențe și vor afecta ortogonalitatea transmisiei.
În ceea ce privește echipamentul care trebuie utilizat, raportul ridicat dintre vârf și medie al sistemelor cu mai multe purtătoare, cum ar fi OFDM, necesită ca amplificatorul final RF de la ieșirea emițătorului să fie capabil să gestioneze vârfurile, în timp ce puterea medie este mult mai mică, ceea ce duce la ineficiență. În unele sisteme, vârfurile sunt limitate. Deși acest lucru introduce o distorsiune care duce la un nivel mai ridicat de erori de date, sistemul se poate baza pe corecția erorilor pentru a le elimina.
Date despre OFDM
Formul tradițional de transmitere a datelor pe un canal radio este de a le trimite în serie, un bit după altul. Acest lucru se bazează pe un singur canal și orice interferență pe acea singură frecvență poate întrerupe întreaga transmisie.
OFDM adoptă o abordare diferită. Datele sunt transmise în paralel pe diferitele purtătoare din cadrul semnalului OFDM global. Fiind împărțit într-un număr de „substreams” paralele, debitul total de date este cel al fluxului original, dar cel al fiecăruia dintre substreams este mult mai mic, iar simbolurile sunt distanțate mai mult în timp.
Acest lucru reduce interferențele dintre simboluri și facilitează recepționarea precisă a fiecărui simbol, menținând în același timp același debit.
Debitul de date mai mic în fiecare flux înseamnă că interferențele cauzate de reflexii sunt mult mai puțin critice. Acest lucru se realizează prin adăugarea în sistem a unui timp de bandă de gardă sau a unui interval de gardă. Acest lucru asigură că datele sunt eșantionate numai atunci când semnalul este stabil și nu sosesc noi semnale întârziate care ar putea modifica sincronizarea și faza semnalului. Acest lucru poate fi realizat mult mai eficient în cadrul unui substrat cu debit de date redus.
Distribuția datelor pe un număr mare de purtătoare în semnalul OFDM are câteva avantaje suplimentare. Nuliile provocate de efectele multi-path sau de interferențe pe o anumită frecvență afectează doar un număr mic de purtătoare, celelalte fiind recepționate corect. Prin utilizarea tehnicilor de codare a erorilor, ceea ce înseamnă adăugarea de date suplimentare la semnalul transmis, se permite ca multe sau toate datele corupte să fie reconstruite în receptor. Acest lucru se poate face deoarece codul de corecție a erorilor este transmis într-o parte diferită a semnalului.
Caracteristicile cheie ale OFDM
Schema OFDM diferă de FDM tradițional în următoarele moduri interrelaționate:
- Multiple purtătoare (numite subpurtătoare) transportă fluxul de informații
- Subpurtătoarele sunt ortogonale între ele.
- Un interval de gardă este adăugat la fiecare simbol pentru a minimiza împrăștierea întârzierii canalului și interferența intersimbol.
AVANTAJE OFDM & DEZAVANTAJE
AVANTAJE OFDM
OFDM a fost utilizat în multe sisteme fără fir cu debit mare de date datorită numeroaselor avantaje pe care le oferă.
- Imunitate la fading selectiv: Unul dintre principalele avantaje ale OFDM este că este mai rezistent la fadingul selectiv de frecvență decât sistemele cu o singură purtătoare, deoarece împarte canalul general în mai multe semnale în bandă îngustă care sunt afectate individual ca subcanale de fading plat.
- Rezistență la interferențe: Interferențele care apar pe un canal pot fi limitate în lățime de bandă și în acest fel nu vor afecta toate subcanalele. Aceasta înseamnă că nu se pierd toate datele.
- Eficiența spectrului: Utilizând subpurtătoare suprapuse la spații apropiate, un avantaj semnificativ al OFDM este acela că utilizează eficient spectrul disponibil.
- Rezistent la ISI: Un alt avantaj al OFDM este că este foarte rezistent la interferențele intersimbol și între cadre. Acest lucru rezultă din rata redusă de date pe fiecare dintre subcanale.
- Rezistent la efectele de bandă îngustă: Prin utilizarea unei codificări și intercalări adecvate a canalului este posibilă recuperarea simbolurilor pierdute din cauza selectivității de frecvență a canalului și a interferențelor în bandă îngustă. Nu se pierd toate datele.
- Egalizare mai simplă a canalului: Una dintre problemele sistemelor CDMA a fost complexitatea egalizării canalului, care trebuia aplicată pe întregul canal. Un avantaj al OFDM este că, utilizând mai multe subcanale, egalizarea canalului devine mult mai simplă.
Dezavantajele OFDM
Chiar dacă OFDM a fost utilizat pe scară largă, există încă câteva dezavantaje care trebuie abordate atunci când se ia în considerare utilizarea sa.
- Raport ridicat între puterea de vârf și puterea medie: Un semnal OFDM are o variație de amplitudine asemănătoare cu cea a zgomotului și are o gamă dinamică mare relativ mare, sau un raport între puterea de vârf și puterea medie. Acest lucru are un impact asupra eficienței amplificatoarelor RF, deoarece amplificatoarele trebuie să fie liniare și să se adapteze la variațiile mari de amplitudine, iar acești factori înseamnă că amplificatorul nu poate funcționa cu un nivel ridicat de eficiență.
- Sensibil la deplasarea și deriva purtătoarei: Un alt dezavantaj al OFDM este că este sensibil la decalajul și deriva frecvenței purtătoarei. Sistemele cu o singură purtătoare sunt mai puțin sensibile.
OFDM, multiplexarea prin diviziune ortogonală a frecvențelor a câștigat o prezență semnificativă pe piața wireless. Combinația dintre capacitatea mare de date, eficiența spectrală ridicată și rezistența sa la interferențe ca urmare a efectelor de propagare multiplă înseamnă că este ideală pentru aplicațiile cu volum mare de date care au devenit un factor important pe scena comunicațiilor actuale.
Mai multe subiecte esențiale despre radio:
Semnale radio Tipuri de modulație Tipuri de tehnici & Tehnici Modulație de amplitudine Modulație de frecvență OFDM Amestecare RF Amestecare RF Bucle cu blocare de fază Sintetizatoare de frecvență Intermodulație pasivă Atenuatoare RF Filtre RF Circulator RF Tipuri de receptoare Radio Tipuri de receptoare Radio Superhet Selectivitatea receptorului Selectivitatea receptorului Sensibilitatea receptorului Manipularea semnalelor puternice Gama dinamică a receptorului
Întoarceți la meniul Subiecte radio . . .