¿Qué es OFDM? (Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal)
OFDM: La Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal, es una forma de modulación de señal que divide un flujo de modulación de alta velocidad de datos colocándolos en muchas subportadoras de banda estrecha de modulación lenta, y de esta manera es menos sensible al desvanecimiento selectivo de frecuencia.
La multiplexación por división de frecuencia ortogonal o OFDM es un formato de modulación que se utiliza para muchos de los últimos estándares inalámbricos y de telecomunicaciones.
OFDM se ha adoptado en el ámbito Wi-Fi donde los estándares como 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac y más. También ha sido elegido para el estándar de telecomunicaciones celulares LTE / LTE-A, y además de esto ha sido adoptado por otros estándares como WiMAX y muchos más.
La multiplexación por división de frecuencia ortogonal también se ha adoptado para una serie de estándares de transmisión, desde la radio Digital DAB hasta los estándares de Transmisión de video Digital, DVB. También se ha adoptado para otros sistemas de transmisión, incluida la Radio Digital Mondiale, utilizada para las bandas de onda larga, media y corta.
Aunque OFDM, la multiplexación por división de frecuencia ortogonal es más complicada que las formas anteriores de formato de señal, proporciona algunas ventajas distintivas en términos de transmisión de datos, especialmente cuando se necesitan altas velocidades de datos junto con anchos de banda relativamente anchos.
¿Qué es OFDM? – El concepto
OFDM es una forma de modulación multicarrier. Una señal OFDM consiste en un número de portadores modulados muy espaciados. Cuando modulación de cualquier forma-voz, datos, etc. se aplica a un soporte, luego las bandas laterales se extienden a ambos lados. Es necesario que un receptor pueda recibir toda la señal para poder demodular con éxito los datos. Como resultado, cuando las señales se transmiten una cerca de la otra, deben estar espaciadas de modo que el receptor pueda separarlas mediante un filtro y debe haber una banda de protección entre ellas. Este no es el caso de OFDM. Aunque las bandas laterales de cada portador se solapan, todavía se pueden recibir sin la interferencia que podría esperarse porque son ortogonales entre sí. Esto se logra teniendo el espaciado del portador igual al recíproco del período del símbolo.
Para ver cómo funciona OFDM, es necesario mirar el receptor. Esto actúa como un banco de demoduladores, traduciendo cada portador a DC. La señal resultante se integra durante el período de símbolos para regenerar los datos de ese portador. El mismo demodulador también demodula a los otros portadores. Como el espaciado de portadoras igual al recíproco del período del símbolo significa que tendrán un número entero de ciclos en el período del símbolo y su contribución sumará a cero, en otras palabras, no hay contribución de interferencia.
Un requisito de los sistemas de transmisión y recepción de OFDM es que deben ser lineales. Cualquier no linealidad causará interferencia entre los portadores como resultado de la distorsión de intermodulación. Esto introducirá señales no deseadas que causarían interferencias y afectarían la ortogonalidad de la transmisión.
En términos del equipo que se utilizará, la relación pico / promedio alta de los sistemas de múltiples portadoras, como OFDM, requiere que el amplificador final de RF en la salida del transmisor sea capaz de manejar los picos, mientras que la potencia promedio es mucho menor y esto conduce a la ineficiencia. En algunos sistemas, los picos son limitados. Aunque esto introduce una distorsión que resulta en un mayor nivel de errores de datos, el sistema puede confiar en la corrección de errores para eliminarlos.
Datos en OFDM
Los datos que se transmiten en una señal OFDM se distribuyen a través de los portadores de la señal, cada portador toma parte de la carga útil. Esto reduce la velocidad de datos tomada por cada operador. La velocidad de transmisión de datos más baja tiene la ventaja de que la interferencia de las reflexiones es mucho menos crítica. Esto se logra agregando un tiempo de banda de protección o un intervalo de protección al sistema. Esto garantiza que los datos solo se muestreen cuando la señal es estable y no llegan nuevas señales retrasadas que alteren el tiempo y la fase de la señal.
La distribución de los datos a través de un gran número de portadores en la señal OFDM tiene algunas ventajas adicionales. Los nulos causados por efectos de múltiples rutas o interferencias en una frecuencia dada solo afectan a un pequeño número de portadores, los restantes se reciben correctamente. Mediante el uso de técnicas de codificación de errores, lo que significa agregar más datos a la señal transmitida, permite que muchos o todos los datos dañados se reconstruyan dentro del receptor. Esto se puede hacer porque el código de corrección de errores se transmite en una parte diferente de la señal.
Ventajas de OFDM & desventajas
Ventajas de OFDM
OFDM se ha utilizado en muchos sistemas inalámbricos de alta velocidad de datos debido a las muchas ventajas que proporciona.
- Inmunidad al desvanecimiento selectivo: Una de las principales ventajas de OFDM es que es más resistente al desvanecimiento selectivo de frecuencia que los sistemas de un solo portador, ya que divide el canal general en múltiples señales de banda estrecha que se ven afectadas individualmente como subcanales de desvanecimiento planos.
- Resistencia a la interferencia: La interferencia que aparece en un canal puede tener un ancho de banda limitado y de esta manera no afectará a todos los subcanales. Esto significa que no se pierden todos los datos.
- Eficiencia del espectro: El uso de espacio cerrado superposición de sub-portadoras, una importante OFDM ventaja es que permite el uso eficiente del espectro disponible.
- Resistente aSI: Otra ventaja de OFDM es que es muy resistente a la interferencia entre símbolos y cuadros. Esto se debe a la baja velocidad de transmisión de datos en cada uno de los subcanales.
- Resistente a efectos de banda estrecha: Mediante la codificación de canales y el entrelazado adecuados, es posible recuperar símbolos perdidos debido a la selectividad de frecuencia del canal y la interferencia de banda estrecha. No se pierden todos los datos.
- Ecualización de canal más simple: Uno de los problemas con los sistemas CDMA era la complejidad de la ecualización de canales que tenía que aplicarse en todo el canal. Una ventaja de OFDM es que al utilizar múltiples subcanales, la ecualización de canales se vuelve mucho más sencilla.
desventajas de OFDM
Aunque OFDM se ha utilizado ampliamente, todavía hay algunas desventajas en su uso que deben abordarse al considerar su uso.
- Relación pico / potencia media alta: Una señal OFDM tiene una variación de amplitud similar al ruido y tiene un rango dinámico grande relativamente alto, o relación pico / potencia media. Esto afecta la eficiencia del amplificador de RF, ya que los amplificadores deben ser lineales y adaptarse a las grandes variaciones de amplitud, y estos factores significan que el amplificador no puede funcionar con un alto nivel de eficiencia.
- Sensible al desplazamiento y a la deriva de la portadora: Otra desventaja de OFDM es que es sensible al desplazamiento y a la deriva de la frecuencia de la portadora. Los sistemas de un solo portador son menos sensibles.
Variantes de OFDM
Hay varias otras variantes de OFDM para las que las iniciales se ven en la literatura técnica. Estos siguen el formato básico para OFDM, pero tienen atributos o variaciones adicionales:
- COFDM: Multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada. Forma de OFDM en la que la codificación de corrección de errores se incorpora a la señal.
- Flash OFDM: Esta es una variante de OFDM desarrollada por Flarion y es una forma de OFDM de salto rápido. Utiliza múltiples tonos y saltos rápidos para difundir señales en una banda de espectro dada.
- OFDMA: Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal. Esquema utilizado para proporcionar una capacidad de acceso múltiple para aplicaciones como las telecomunicaciones celulares cuando se utilizan tecnologías OFDM.
- VOFDM: Vector OFDM. Esta forma de OFDM utiliza el concepto de tecnología MIMO. Está siendo desarrollado por CISCO Systems. MIMO significa Entrada múltiple Salida múltiple y utiliza múltiples antenas para transmitir y recibir las señales de modo que se puedan utilizar efectos de múltiples rutas para mejorar la recepción de la señal y mejorar las velocidades de transmisión que se pueden admitir.
- WOFDM: OFDM de banda ancha. El concepto de esta forma de OFDM es que utiliza un grado de espaciado entre los canales lo suficientemente grande como para que cualquier error de frecuencia entre el transmisor y el receptor no afecte al rendimiento. Es particularmente aplicable a los sistemas Wi-Fi.
Cada una de estas formas de OFDM utiliza el mismo concepto básico de usar portadores ortogonales espaciados cercanos que transportan señales de baja velocidad de datos. Durante la fase de demodulación, los datos se combinan para proporcionar la señal completa.
OFDM, la multiplexación por división de frecuencia ortogonal ha ganado una presencia significativa en el mercado inalámbrico. La combinación de alta capacidad de datos, alta eficiencia espectral y su resistencia a la interferencia como resultado de efectos de múltiples rutas significa que es ideal para las aplicaciones de datos elevados que se han convertido en un factor importante en la escena de comunicaciones actual.