Hvad er OFDM? (Ortogonal Frekvensdelingsmultipleksering)

OFDM: ortogonal Frekvensdelingsmultipleksering, er en form for signalmodulation, der deler en modulerende strøm med høj datahastighed, der placerer dem på mange langsomt modulerede smalbånd med tæt afstand, og er på denne måde mindre følsom over for frekvensselektiv fading.

ortogonal Frekvensdelingsmultipleksering eller OFDM er et modulationsformat, der bruges til mange af de nyeste trådløse og telekommunikationsstandarder.

OFDM er blevet vedtaget i den trådløse arena, hvor standarderne som 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac og mere. Det er også valgt til den cellulære telekommunikationsstandard LTE / LTE-A, og ud over dette er det blevet vedtaget af andre standarder som f.eks.

ortogonal frekvensdelingsmultipleksering er også blevet vedtaget for en række udsendelsesstandarder fra DAB Digital Radio til Digital Video Broadcast standards, DVB. Det er også blevet vedtaget for andre udsendelsessystemer, herunder Digital Radio Mondiale, der bruges til de lange mellem-og kortbølgebånd.

selvom OFDM, ortogonal frekvensdelingsmultipleksering er mere kompliceret end tidligere former for signalformat, giver det nogle tydelige fordele med hensyn til datatransmission, især hvor der er behov for høje datahastigheder sammen med relativt brede båndbredder.

hvad er OFDM? – Konceptet

OFDM er en form for multicarrier modulation. Et OFDM-signal består af et antal tæt adskilte modulerede bærere. Ved modulering af enhver form – stemme, data osv. påføres en bærer, så sidebåndene spredes ud på begge sider. Det er nødvendigt for en modtager at kunne modtage hele signalet for at kunne demodulere dataene med succes. Som et resultat, når signaler transmitteres tæt på hinanden, skal de være adskilt, så modtageren kan adskille dem ved hjælp af et filter, og der skal være et beskyttelsesbånd mellem dem. Dette er ikke tilfældet med OFDM. Selvom sidebåndene fra hver bærer overlapper hinanden, kan de stadig modtages uden den indblanding, der kan forventes, fordi de er ortogonale over for hinanden. Dette opnås ved at have bæreafstanden lig med den gensidige af symbolperioden.

for at se, hvordan OFDM fungerer, er det nødvendigt at se, hvordan OFDM fungerer kig på modtageren. Dette fungerer som en bank af demodulatorer, der oversætter hver transportør ned til DC. Det resulterende signal er integreret over symbolperioden for at regenerere dataene fra den pågældende bærer. Den samme demodulator demodulerer også de andre bærere. Da bærerafstanden er lig med den gensidige af symbolperioden, betyder det, at de vil have et helt antal cyklusser i symbolperioden, og deres bidrag vil summe til nul – med andre ord er der intet interferensbidrag.

et krav til OFDM transmitterende og modtagende systemer er, at de skal være lineære. Enhver ikke-linearitet vil forårsage interferens mellem bærerne som følge af intermodulationsforvrængning. Dette vil introducere uønskede signaler, der vil forårsage interferens og forringe transmissionens ortogonalitet.

med hensyn til det udstyr, der skal bruges, kræver det høje top / gennemsnitlige forhold mellem multibærersystemer såsom OFDM RF-slutforstærkeren på transmitterens output for at være i stand til at håndtere toppe, mens den gennemsnitlige effekt er meget lavere, og dette fører til ineffektivitet. I nogle systemer er toppe begrænsede. Selvom dette introducerer forvrængning, der resulterer i et højere niveau af datafejl, kan systemet stole på fejlkorrektionen for at fjerne dem.

Data om OFDM

de data, der skal transmitteres på et OFDM-signal, spredes over signalbærerne, hvor hver bærer deltager i nyttelasten. Dette reducerer datahastigheden taget af hver transportør. Den lavere datahastighed har den fordel, at interferens fra refleksioner er meget mindre kritisk. Dette opnås ved at tilføje et beskyttelsesbåndstid eller et beskyttelsesinterval i systemet. Dette sikrer, at dataene kun samples, når signalet er stabilt, og der ikke kommer nye forsinkede signaler, der vil ændre signalets timing og fase.

fordelingen af dataene over et stort antal bærere i OFDM-signalet har nogle yderligere fordele. Nulls forårsaget af multi-path effekter eller interferens på en given frekvens påvirker kun et lille antal bærere, de resterende modtages korrekt. Ved at bruge fejlkodningsteknikker, hvilket betyder at tilføje yderligere data til det transmitterede signal, gør det muligt at rekonstruere mange eller alle de beskadigede data i modtageren. Dette kan gøres, fordi fejlkorrektionskoden transmitteres i en anden del af signalet.

OFDM fordele& ulemper

OFDM fordele

OFDM er blevet brugt i mange trådløse systemer med høj datahastighed på grund af de mange fordele, det giver.

• immunitet mod selektiv fading: En af de største fordele ved OFDM er, at den er mere modstandsdygtig over for frekvensselektiv fading end enkeltbærersystemer, fordi den deler den samlede kanal i flere smalbåndssignaler, der påvirkes individuelt som flade Falmende underkanaler.modstandsdygtighed over for interferens: interferens, der vises på en kanal, kan være begrænset til båndbredde og påvirker på denne måde ikke alle underkanalerne. Det betyder, at ikke alle data går tabt.
• Spektrumeffektivitet: Ved hjælp af overlappende underbærere med tæt afstand er en betydelig OFDM-fordel, at den gør effektiv brug af det tilgængelige spektrum.
• modstandsdygtig over for isi: en anden fordel ved OFDM er, at den er meget modstandsdygtig over for inter-symbol og Inter-frame interferens. Dette skyldes den lave datahastighed på hver af underkanalerne.
• modstandsdygtig over for smalbåndseffekter: ved hjælp af tilstrækkelig kanalkodning og interleaving er det muligt at gendanne symboler, der er gået tabt på grund af kanalens frekvensselektivitet og smalle båndinterferens. Ikke alle data går tabt.
• enklere kanaludligning: Et af problemerne med CDMA-systemer var kompleksiteten af kanaludligningen, som skulle anvendes på tværs af hele kanalen. En fordel ved OFDM er, at ved hjælp af flere underkanaler bliver kanaludligningen meget enklere.

OFDM ulemper

mens OFDM har været meget udbredt, er der stadig et par ulemper ved dets anvendelse, som skal løses, når man overvejer dets anvendelse.

• høj peak til gennemsnitlig effektforhold: et OFDM-signal har en støj som amplitudevariation og har et relativt højt stort dynamisk område eller top til gennemsnitligt effektforhold. Dette påvirker RF-forstærkerens effektivitet, da forstærkerne skal være lineære og rumme de store amplitudevariationer, og disse faktorer betyder, at forstærkeren ikke kan fungere med et højt effektivitetsniveau.
• følsom over for bæreforskydning og drift: en anden ulempe ved OFDM er, at den er følsom over for bærefrekvensforskydning og drift. Enkeltbærersystemer er mindre følsomme.

OFDM-varianter

der er flere andre varianter af OFDM, for hvilke initialerne ses i den tekniske litteratur. Disse følger det grundlæggende format for OFDM, men har yderligere attributter eller variationer:

• COFDM: kodet ortogonal frekvensdelingsmultipleksering. En form for OFDM hvor fejlkorrektion kodning er indarbejdet i signalet.
• Flash OFDM: dette er en variant af OFDM, der blev udviklet af Flarion, og det er en hurtig hoppet form af OFDM. Det bruger flere toner og hurtig hopping til at sprede signaler over et givet spektrumbånd.
• OFDMA: ortogonal frekvensdeling flere adgang. En ordning, der anvendes til at give en multiple access kapacitet til applikationer såsom cellulær telekommunikation, når du bruger OFDM teknologier.
• VOFDM: vektor OFDM. Denne form for OFDM bruger begrebet MIMO-teknologi. Det er ved at blive udviklet af CISCO Systems. MIMO står for Multiple Input Multiple output, og den bruger flere antenner til at transmittere og modtage signalerne, så multi-path-effekter kan bruges til at forbedre signalmodtagelsen og forbedre de transmissionshastigheder, der kan understøttes.
• DM: Bredbånd af DM. Begrebet denne form for OFDM er, at den bruger en grad af afstand mellem kanalerne, der er stor nok til, at eventuelle frekvensfejl mellem sender og modtager ikke påvirker ydeevnen. Det gælder især for trådløse systemer.

hver af disse former for OFDM anvender det samme grundlæggende koncept for at bruge tæt placerede ortogonale bærere, der hver bærer signaler med lav datahastighed. Under demodulationsfasen kombineres dataene derefter for at give det komplette signal.

OFDM, ortogonal frekvensdelingsmultipleksering har fået en betydelig tilstedeværelse på det trådløse marked. Kombinationen af høj datakapacitet, høj spektral effektivitet og dens modstandsdygtighed over for interferens som følge af multi-path-effekter betyder, at den er ideel til de høje dataapplikationer, der er blevet en vigtig faktor i dagens kommunikationsscene.