co je OFDM? (Ortogonální Frekvenční Division Multiplexing)

OFDM: Ortogonální Frekvenční Division Multiplexing, je forma modulace signálu, která rozděluje vysokou rychlost přenosu dat modulační proud jejich umístění na mnoha pomalu modulovaný úzkopásmové blízko-rozložený subcarriers, a tímto způsobem je méně citlivé na frekvence selektivní blednutí.

ortogonální frekvenční dělení multiplexování nebo OFDM je modulační formát, který se používá pro mnoho nejnovějších bezdrátových a telekomunikačních standardů.

OFDM byl přijat v Wi-Fi aréně, kde standardy jako 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac a další. Byl také vybrán pro mobilní telekomunikační standard LTE / LTE-A a kromě toho byl přijat dalšími standardy, jako je WiMAX a mnoho dalších.

multiplexování ortogonálního kmitočtového dělení bylo také přijato pro řadu vysílacích standardů od digitálního rádia DAB po standardy digitálního Video vysílání, DVB. Byl také přijat pro jiné vysílací systémy, včetně digitálního rádia Mondiale používaného pro dlouhé střední a krátké vlny.

i když OFDM, orthogonal frequency division multiplexing je složitější, než dřívější formy formát signálu, poskytuje některé výrazné výhody, pokud jde o přenos dat, zejména tam, kde vysoké přenosové rychlosti jsou potřebné spolu s poměrně širokou šířkou pásma.

co je OFDM? – Koncept

OFDM je forma vícesložkové modulace. OFDM signál se skládá z řady úzce rozmístěných modulovaných nosičů. Při modulaci jakékoli formy-hlasu, dat atd. se aplikuje na nosič, pak boční pásy rozprostřené po obou stranách. Je nezbytné, aby přijímač byl schopen přijímat celý signál, aby mohl úspěšně demodulovat data. Výsledkem je, že když jsou signály přenášeny blízko sebe, musí být rozmístěny tak, aby je přijímač mohl oddělit pomocí filtru a mezi nimi musí být ochranné pásmo. To není případ OFDM. Ačkoli se postranní pásy z každého nosiče překrývají, mohou být stále přijímány bez rušení, které lze očekávat, protože jsou navzájem kolmé. Toho je dosaženo tím, že vzdálenost nosiče se rovná reciproční době symbolu.

Abyste viděli, jak OFDM pracuje, je nutné se podívat na přijímač. To funguje jako banka demodulátorů, překládání každého dopravce dolů do DC. Výsledný signál je integrován po dobu symbolu pro regeneraci dat z tohoto nosiče. Stejný demodulátor také demoduluje ostatní nosiče. Jako nosič rozteč rovna převrácené symbol období znamená, že budou mít celou řadu cyklů v symbol období a jejich přínos bude součet na nulu – jinými slovy, tam je žádné rušení příspěvku.

Jeden požadavek OFDM vysílací a přijímací systémy je, že musí být lineární. Jakákoli nelinearita způsobí rušení mezi nosiči v důsledku intermodulačního zkreslení. Tím se zavedou nežádoucí signály, které by způsobily rušení a narušily ortogonalitu přenosu.

pokud jde o zařízení, které mají být použity na vysoký vrchol, aby průměrný poměr multi-nosné systémy, jako je OFDM vyžaduje RF konečný zesilovač na výstupu vysílače, aby být schopen zvládnout vrcholy, zatímco průměrný příkon je mnohem nižší, a to vede k neefektivnosti. V některých systémech jsou vrcholy omezené. Ačkoli to zavádí zkreslení, které má za následek vyšší úroveň chyb dat, systém se může spolehnout na opravu chyb, aby je odstranil.

Data o OFDM

data, která mají být přenášena na OFDM signál, jsou rozložena napříč nosiči signálu, přičemž každý nosič se podílí na užitečném zatížení. Tím se snižuje rychlost přenosu dat přijatá každým nosičem. Nižší rychlost přenosu dat má tu výhodu, že rušení odrazů je mnohem méně kritické. Toho je dosaženo přidáním času ochranného pásma nebo intervalu ochrany do systému. Tím je zajištěno, že data jsou vzorkována pouze tehdy, když je signál stabilní a nedorazí žádné nové zpožděné signály, které by změnily načasování a fázi signálu.

distribuce dat přes velký počet dopravců v OFDM signál má některé další výhody. Nully způsobené vícecestnými efekty nebo interferencí na dané frekvenci ovlivňují pouze malý počet nosičů, zbývající jsou přijímány správně. Použitím technik kódování chyb, což znamená přidání dalších dat k přenášenému signálu, umožňuje rekonstrukci mnoha nebo všech poškozených dat v přijímači. To lze provést, protože kód pro opravu chyb je přenášen v jiné části signálu.

OFDM výhody & nevýhody

OFDM výhody

OFDM byl použit v mnoha bezdrátových systémech s vysokou přenosovou rychlostí kvůli mnoha výhodám, které poskytuje.

• imunita vůči selektivnímu vyblednutí: Jednou z hlavních výhod OFDM je, že je odolnější vůči frekvenční selektivní blednutí než jeden dopravce systémů, protože to rozděluje celkové kanál do více úzkopásmových signálů, které jsou ovlivněny individuálně jako ploché blednutí sub-kanálů.
• odolnost vůči rušení: rušení, které se objevuje na kanálu, může být omezeno šířkou pásma a tímto způsobem neovlivní všechny dílčí kanály. To znamená, že ne všechna data jsou ztracena.
• účinnost spektra: Použití blízkých překrývajících se dílčích nosičů, významnou OFDM výhodou je, že efektivně využívá dostupné spektrum.
• odolný vůči ISI: další výhodou OFDM je, že je velmi odolný vůči inter-symbolu a Inter-frame rušení. To vyplývá z nízké rychlosti přenosu dat na každém z dílčích kanálů.
• odolnost vůči úzký-band účinky: Použití odpovídající kanálové kódování a prokládání je možné obnovit symboly ztracené v důsledku frekvenční selektivita kanálu a úzkopásmové rušení. Ne všechna data jsou ztracena.
• jednodušší ekvalizace kanálů: Jedním z problémů se systémy CDMA byla složitost ekvalizace kanálu, která musela být aplikována na celý kanál. Výhodou OFDM je, že pomocí více dílčích kanálů se vyrovnávání kanálů stává mnohem jednodušší.

OFDM nevýhody,

Zatímco OFDM byl široce používán, stále existuje několik nevýhod k jeho použití, které je třeba řešit při posuzování jeho použití.

• High peak to average power ratio: OFDM signál má změnu amplitudy podobnou šumu a má relativně vysoký velký dynamický rozsah nebo poměr špičkového a průměrného výkonu. To má dopad RF zesilovač účinnosti jako zesilovače musí být lineární a ubytovat velké amplitudy variací a tyto faktory znamenají, zesilovač nemůže pracovat s vysokou účinností.
• citlivé na posun nosiče a drift: další nevýhodou OFDM je, že je citlivý na posun nosné frekvence a drift. Systémy s jedním nosičem jsou méně citlivé.

OFDM varianty

existuje několik dalších variant OFDM, pro které jsou iniciály vidět v technické literatuře. Ty se řídí základním formátem OFDM, ale mají další atributy nebo variace:

• COFDM: kódované multiplexování ortogonálního frekvenčního dělení. Forma OFDM kde korekce chyb kódování je začleněna do signálu.
• Flash OFDM: jedná se o variantu OFDM, která byla vyvinuta společností Flarion a jedná se o rychle vyskočenou formu OFDM. Používá více tónů a rychlé poskakování k šíření signálů v daném spektrálním pásmu.
• OFDMA: ortogonální frekvenční dělení vícenásobný přístup. Schéma používané k poskytnutí vícenásobného přístupu pro aplikace, jako jsou mobilní telekomunikace při použití OFDM technologií.
• VOFDM: vektor OFDM. Tato forma OFDM používá koncept MIMO technologie. Vyvíjí ji společnost CISCO Systems. MIMO zkratka pro Multiple Input Multiple output a využívá více antén pro vysílání a příjem signálů tak, aby multi-path účinky mohou být využity ke zvýšení signálu a zlepšení přenosové rychlosti, které mohou být podporovány.
• WOFDM: Wideband OFDM. Koncept této formy OFDM je, že používá stupeň rozteč mezi kanály, který je dostatečně velký, že jakékoliv četnost chyb mezi vysílač a přijímač nemají vliv na výkon. Je zvláště použitelný pro systémy Wi-Fi.

každá z těchto forem OFDM využívá stejný základní koncept použití blízkých ortogonálních nosičů, z nichž každý nese signály s nízkou přenosovou rychlostí. Během demodulační fáze se pak data kombinují, aby poskytly úplný signál.

OFDM, multiplexování ortogonálního frekvenčního dělení získalo významnou přítomnost na bezdrátovém trhu. Kombinace vysoké datové kapacity, vysoká spektrální účinnost, a jeho odolnost vůči rušení v důsledku multi-path účinky, znamená, že je ideální pro vysoké datové aplikace, které se staly významným faktorem v dnešní komunikace scénu.