OFDM

La distribuzione delle sottoportanti dei segnali OFDM rispetto alle caratteristiche ampiezza-frequenza dei filtri FFT ( Fast Fourier Transform ) ^[1]

OFDM ( Multiplexing a divisione di frequenza ortogonale ) è uno schema di modulazione digitale che utilizza un gran numero di sottoportanti ortogonali ravvicinate ( multiplexing ) ^[1] . Ciascuna sottoportante è modulata con uno schema di modulazione convenzionale (come la modulazione di ampiezza in quadratura ) a un symbol rate basso, mantenendo la velocità di dati complessiva come con gli schemi di modulazione a portante singola convenzionali nella stessa larghezza di banda. In pratica i segnali OFDM si ottengono applicando una FFT ( Fast Fourier Transform ).

Il principio del posizionamento della sottoportante

Il segnale OFDM è formato da sottoportanti armoniche, che sono distanziate in frequenza di intervalli uguali (in questo caso si parla di posizionamento equidistante di sottoportanti). $N$ $\Delta f$

Con una tale disposizione di frequenze, la banda di frequenza totale occupata da un segnale OFDM è suddivisa in sottocanali, la cui larghezza è , dove è la durata del campione del segnale, su cui viene eseguita l' operazione FFT (intervallo simbolico). $\Delta F$ $N$ ${\ displaystyle \ Delta f = 1/T_ {s}}$ $T_{s}$

Pertanto, se scriviamo l'espressione per l'intervallo di frequenza tra le sottoportanti come , il caso corrisponderà a OFDM. ${\ displaystyle \ Delta f = \ alfa / T_ {s}}$ $\alfa=1$

La banda di frequenza totale occupata da N sottocanali di frequenza ortogonali OFDM è descritta dall'espressione: . ${\ displaystyle \ Delta F = N/T_ {s}}$

Vantaggi

Il principale vantaggio dell'OFDM rispetto a un singolo vettore è la sua capacità di resistere a condizioni di canale difficili. Ad esempio, combattere l'attenuazione ad alta frequenza nei conduttori di rame lunghi, il rumore a banda stretta e l'attenuazione selettiva in frequenza causata dalla propagazione multipath senza l'uso di filtri equalizzatori complessi. L'equalizzazione del canale è semplificata dal fatto che il segnale OFDM può essere visto come una pluralità di segnali a banda stretta a modulazione lenta, piuttosto che come un segnale a banda larga a modulazione rapida. Il basso symbol rate consente di utilizzare un intervallo di guardia tra i simboli, in grado di far fronte alla dispersione del tempo ed eliminare l'interferenza tra simboli (ISI).

Svantaggi di OFDM

La condizione di ortogonalità delle sottoportanti, oltre a questi vantaggi, comporta anche una serie di svantaggi del metodo OFDM ^[1] :

efficienza spettrale limitata quando si utilizza una larghezza di banda relativamente ampia;
l'impossibilità di manovrare la frequenza delle sottoportanti per dissintonizzarsi da interferenze concentrate sullo spettro;
sensibilità allo spostamento della frequenza Doppler , che riduce la possibilità di implementare la comunicazione ad alta velocità con oggetti in movimento.

Trasmettitore

Un segnale OFDM è la somma di più sottoportanti ortogonali ^[1] , su ciascuna delle quali i dati trasmessi alla frequenza principale sono modulati indipendentemente utilizzando uno dei tipi di modulazione (BPSK, QPSK, 8-PSK, QAM, ecc.). La frequenza radio viene quindi modulata da questo segnale somma.

${\ displaystyle s [n]}$ è un flusso seriale di cifre binarie. Prima della trasformata di Fourier veloce inversa (FFT), questo flusso viene prima convertito in N flussi paralleli, dopodiché ciascuno di essi viene mappato su un flusso di simboli utilizzando una modulazione di fase (BPSK, QPSK, 8-PSK) o ampiezza-fase in quadratura ( QAM) procedura. Quando si utilizza la modulazione BPSK, si ottiene un flusso di numeri binari (1 e −1), con QPSK, 8-PSK, QAM - un flusso di numeri complessi. Poiché i flussi sono indipendenti, il metodo di modulazione e quindi il numero di bit per simbolo in ogni flusso possono essere diversi. Pertanto, flussi diversi possono avere velocità di trasmissione diverse. Ad esempio, la larghezza di banda della linea è 2400 baud (caratteri al secondo), e il primo stream funziona con QPSK (2 bit per simbolo) e trasmette 4800 bps, e l'altro funziona con QAM-16 (4 bit per simbolo) e trasmette 9600 bps con.

La FFT inversa viene calcolata per N simboli che arrivano contemporaneamente, producendo lo stesso insieme di campioni complessi nel dominio del tempo (campioni nel dominio del tempo ). Successivamente , i convertitori da digitale ad analogico (DAC) convertono separatamente le componenti reali e immaginarie in forma analogica, dopo di che modulano, rispettivamente, l'onda coseno RF e la sinusoide. Questi segnali vengono ulteriormente sommati e danno il segnale trasmesso s(t) .

Ricevitore

Il ricevitore riceve un segnale r(t) , ne estrae le componenti di quadratura coseno ( cos ) e seno ( sin ) moltiplicando r(t) per e filtri passa-basso che filtrano le oscillazioni nella banda intorno a . I segnali risultanti vengono quindi digitalizzati utilizzando convertitori analogico-digitali (ADC), sottoposti a trasformata di Fourier veloce diretta (FFT). Il risultato è un segnale nel dominio della frequenza. ${\ displaystyle \ cos (2 \ pi f_ {c} t)}$ ${\ displaystyle \ sin(2 \ pi f_ {c} t)}$ ${\ displaystyle 2f_ {c})$

Ora ci sono N flussi paralleli, ognuno dei quali viene convertito in una sequenza binaria utilizzando un dato algoritmo di modulazione di fase (se utilizzato in un trasmettitore BPSK, QPSK, 8-PSK) o modulazione di ampiezza-fase in quadratura (se utilizzato in un trasmettitore QAM) . Idealmente, si ottiene un flusso di bit uguale al flusso di bit inviato dal trasmettitore.

Applicazione

Comunicazione via cavo

ADSL e VDSL
DVB-C2 , una versione migliorata dello standard televisivo digitale via cavo DVB -C
PLC HomePlug AV , trasmissione dati su linee elettriche

Wireless

sistemi di comunicazione wireless standard IEEE 802.11 e HIPERLAN/2 ;
sistemi di televisione digitale terrestre DVB-T , DVB-T2 e ISDB-T ;
sistemi di TV mobile terrestre DVB-H , DVB-T2 , T-DMB , ISDB-T e MediaFLO ;
Sistema di trasmissione digitale DRM ;
sistemi di comunicazione senza fili dello standard Flash-OFDM ;
sistemi di comunicazione senza fili dello standard LTE ;
sistemi di comunicazione wireless dello standard IEEE 802.16 (WiMAX);
sistemi di comunicazione wireless di standard IEEE 802.20 , IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) e WiBro ;
sistemi di comunicazione wireless dello standard IEEE 802.15.3a .

Vedi anche

N-OFDM
COFDM
MS5
OFDMA ^[it] ( Orthogonal Frequency-Division Multiple Access ) è un metodo per garantire la trasmissione di informazioni a più utenti in un unico spettro radio, basato sulla tecnologia OFDM; utilizzato nelle tecnologie 3GPP LTE e Wi-Fi 6 .
Canali di divisione di frequenza

Note

↑ ¹ ² ³ ⁴ Slyusar, Vadim. Segnali di multiplexing di frequenza non ortogonale (N-OFDM). Parte 1. . Tecnologie e mezzi di comunicazione. - 2013. - N. 5. S. 61 - 65. (2013). Estratto il 14 luglio 2019 . Archiviato dall'originale il 6 aprile 2016. (indefinito)

Letteratura

Vladimir Lebedev. Modulazione OFDM nella comunicazione radio // Radioamatore. - 2008. - N. 9 . -S.36-40 . _
Bakulin M. G., Kreindelin V. B., Shloma A. M., tecnologia Shumov A. P. OFDM. Libro di testo per le università. - M. : Hot line - Telecom, 2015. - 360 p. — ISBN 978-5-9912-0549-8 .

Collegamenti

Perché WiMax e LTE usano OFDM // Sudo Null IT News

[slyusarnofdm1-1] ¹ ² ³ ⁴ Slyusar, Vadim. Segnali di multiplexing di frequenza non ortogonale (N-OFDM). Parte 1. . Tecnologie e mezzi di comunicazione. - 2013. - N. 5. S. 61 - 65. (2013). Estratto il 14 luglio 2019 . Archiviato dall'originale il 6 aprile 2016. (indefinito)

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