mi az OFDM? (Ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés)

OFDM: az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés a jelmoduláció egy olyan formája, amely nagy adatátviteli sebességet oszt meg moduláló adatfolyam sok lassan Modulált keskeny sávú, közeli távolságra elhelyezkedő alvivőre helyezve őket, és ily módon kevésbé érzékeny a frekvencia szelektív elhalványulására.

az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés vagy OFDM egy modulációs formátum, amelyet számos legújabb vezeték nélküli és távközlési szabványhoz használnak.

OFDM került elfogadásra a Wi-Fi arénában, ahol a szabványok, mint a 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac és így tovább. Az LTE / LTE-A mobil távközlési szabványhoz is választották,és ezen kívül más szabványok is elfogadták, mint például a WiMAX és még sok más.

az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelést számos műsorszórási szabványra is elfogadták a DAB digitális rádiótól a digitális videó sugárzási szabványokig, DVB. Azt is elfogadták más műsorszóró rendszerek is, beleértve a digitális rádió Mondiale használt hosszú közepes és rövid hullám sávok.

bár az OFDM, az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés bonyolultabb, mint a jelformátum korábbi formái, bizonyos előnyöket nyújt az adatátvitel szempontjából, különösen ott, ahol magas adatátviteli sebességre van szükség, viszonylag széles sávszélességgel együtt.

mi az OFDM? – A koncepció

OFDM egy formája multicarrier moduláció. Az OFDM jel számos szorosan elhelyezett Modulált hordozóból áll. Bármilyen forma modulációja esetén-hang, adat stb. alkalmazzák a hordozó, majd oldalsávok szét mindkét oldalon. Szükséges, hogy a vevő képes legyen fogadni a teljes jelet, hogy képes legyen sikeresen demodulálni az adatokat. Ennek eredményeként, amikor a jeleket egymáshoz közel továbbítják, azokat úgy kell elhelyezni, hogy a vevő szűrő segítségével el tudja választani őket, és védőcsíknak kell lennie közöttük. Az OFDM esetében nem ez a helyzet. Bár az egyes hordozók oldalsávjai átfedik egymást, mégis fogadhatók a várható interferencia nélkül, mert ortogonálisak egymással. Ezt úgy érjük el, hogy a hordozó távolsága megegyezik a szimbólumidő reciprokával.

az OFDM működésének megtekintéséhez meg kell nézni a Vevőt. Ez demodulátorok bankjaként működik, minden hordozót DC-re fordítva. A kapott jel a szimbólumidőszak alatt integrálódik, hogy regenerálja az adott hordozótól származó adatokat. Ugyanez a demodulátor demodulálja a többi hordozót is. Mivel a hordozótávolság megegyezik a szimbólumperiódus reciprokával, azt jelenti, hogy egész számú ciklusuk lesz a szimbólumperiódusban, hozzájárulásuk pedig nulla lesz – más szóval nincs interferencia-hozzájárulás.

az OFDM adó-vevő rendszerek egyik követelménye, hogy lineárisnak kell lenniük. Bármely nemlinearitás interferenciát okoz a hordozók között az Inter-modulációs torzítás eredményeként. Ez olyan nem kívánt jeleket vezet be, amelyek interferenciát okoznak és rontják az átvitel ortogonalitását.

az alkalmazandó berendezés szempontjából a többhordozó rendszerek, például az OFDM magas csúcs / átlagos aránya megköveteli, hogy az adó kimenetén lévő RF végső erősítő képes legyen kezelni a csúcsokat, miközben az átlagos teljesítmény sokkal alacsonyabb, és ez eredménytelenséghez vezet. Egyes rendszerekben a csúcsok korlátozottak. Bár ez olyan torzulást eredményez, amely magasabb szintű adathibákat eredményez, a rendszer a hibajavításra támaszkodhat azok eltávolításához.

az OFDM adatai

az OFDM jelre továbbítandó adatok a jel hordozói között oszlanak el, mindegyik hordozó a hasznos teher egy részét veszi igénybe. Ez csökkenti az egyes hordozók által vett adatátviteli sebességet. Az alacsonyabb adatátviteli sebességnek az az előnye, hogy a reflexiók által okozott interferencia sokkal kevésbé kritikus. Ez úgy érhető el, hogy hozzáadunk egy őrzősáv időt vagy őrzési intervallumot a rendszerbe. Ez biztosítja, hogy az adatok csak akkor kerülnek mintavételre, ha a jel stabil, és nem érkeznek új késleltetett jelek, amelyek megváltoztatnák a jel időzítését és fázisát.

az adatok elosztása az OFDM jel nagyszámú hordozója között további előnyökkel jár. A többutas hatások vagy egy adott frekvencián fellépő interferencia által okozott nullák csak kis számú hordozót érintenek, a többieket helyesen fogadják. Hibakódolási technikák alkalmazásával, ami azt jelenti, hogy további adatokat kell hozzáadni az átvitt jelhez, lehetővé teszi a sérült adatok nagy részének vagy egészének rekonstruálását a vevőn belül. Ezt azért lehet megtenni, mert a hibajavító kódot a jel egy másik részében továbbítják.

OFDM előnyei & hátrányok

OFDM előnyei

az OFDM-et számos nagy adatátviteli sebességű vezeték nélküli rendszerben használták a számos előnye miatt.

• szelektív fakulással szembeni immunitás: Az OFDM egyik fő előnye, hogy jobban ellenáll a frekvenciaszelektív fakulásnak, mint az egyhordozó rendszerek, mivel a teljes csatornát több keskeny sávú jelre osztja, amelyeket egyedileg lapos halványuló alcsatornákként érintenek.
• interferenciával szembeni ellenálló képesség: a csatornán megjelenő interferencia sávszélessége korlátozott lehet, így nem érinti az összes alcsatornát. Ez azt jelenti, hogy nem minden adat vész el.
• spektrum hatékonyság: A közeli távolságra átfedő alhordozók használatával az OFDM jelentős előnye, hogy hatékonyan kihasználja a rendelkezésre álló spektrumot.
• rugalmas az ISI-vel szemben: az OFDM másik előnye, hogy nagyon ellenálló a szimbólumok közötti és a keretek közötti interferenciával szemben. Ennek oka az egyes alcsatornák alacsony adatátviteli sebessége.
• keskeny sávú hatásokkal szemben ellenálló: megfelelő csatornakódolás és interleaving használatával a csatorna frekvenciaszelektivitása és a keskeny sávú interferencia miatt elveszett szimbólumok visszanyerhetők. Nem minden adat veszett el.
• egyszerűbb csatornakiegyenlítés: A CDMA rendszerek egyik problémája a csatornakiegyenlítés összetettsége volt, amelyet az egész csatornán alkalmazni kellett. Az OFDM előnye, hogy több alcsatorna használatával a csatorna kiegyenlítése sokkal egyszerűbbé válik.

OFDM hátrányok

bár az OFDM-et széles körben használják, még mindig van néhány hátránya annak használatának, amelyet figyelembe kell venni annak használatakor.

• magas csúcs / átlagos teljesítmény arány: az OFDM jelnek zajszerű amplitúdó-variációja van, és viszonylag magas nagy dinamikus tartománya vagy csúcs / átlagos teljesítmény aránya van. Ez befolyásolja az RF erősítő hatékonyságát, mivel az erősítőknek lineárisnak kell lenniük, és el kell fogadniuk a nagy amplitúdó-variációkat, és ezek a tényezők azt jelentik, hogy az erősítő nem működhet magas hatékonysági szinttel.
• érzékeny a hordozó eltolására és sodródására: az OFDM másik hátránya, hogy érzékeny a vivőfrekvencia eltolására és sodródására. Az egyhordozó rendszerek kevésbé érzékenyek.

OFDM változatok

az OFDM számos más változata létezik, amelyek kezdőbetűi a szakirodalomban láthatók. Ezek az OFDM alapformátumát követik, de további attribútumokkal vagy variációkkal rendelkeznek:

• COFDM: kódolt ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés. Az OFDM olyan formája, ahol a hibajavító kódolás beépül a jelbe.
• Flash OFDM: ez az OFDM egy változata, amelyet a Flarion fejlesztett ki, és ez az OFDM gyors ugráló formája. Több hangot és gyors ugrást használ a jelek elosztására egy adott spektrumsávon.
• OFDMA: ortogonális frekvenciaosztásos többszörös hozzáférés. Olyan rendszer, amely többszörös hozzáférési képességet biztosít olyan alkalmazásokhoz, mint például a cellás távközlés az OFDM technológiák használatakor.
• VOFDM: vektor OFDM. Az OFDM ezen formája a MIMO technológia fogalmát használja. Ezt a CISCO Systems fejlesztette ki. A MIMO a Multiple Input Multiple output rövidítése, és több antennát használ a jelek továbbítására és fogadására, így a többutas hatások felhasználhatók a jel vételének fokozására és a támogatható átviteli sebesség javítására.
• WOFDM: széles sávú OFDM. Az OFDM ezen formájának fogalma az, hogy a csatornák közötti távolságot olyan mértékben használja, amely elég nagy ahhoz, hogy az adó és a vevő közötti frekvenciahibák ne befolyásolják a teljesítményt. Különösen alkalmazható a Wi-Fi rendszerekre.

az OFDM ezen formáinak mindegyike ugyanazt az alapkoncepciót használja, mint a közeli távolságban lévő ortogonális hordozók, amelyek mindegyike alacsony adatátviteli sebességű jeleket hordoz. A demodulációs fázis során az adatokat egyesítjük, hogy a teljes jelet biztosítsuk.

OFDM, az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés jelentős jelenlétet szerzett a vezeték nélküli piacon. A nagy adatkapacitás, a nagy spektrális hatékonyság és a többutas hatások következtében fellépő interferenciával szembeni ellenálló képesség kombinációja azt jelenti, hogy ideális azoknak a nagy adattartalmú alkalmazásoknak, amelyek a mai kommunikációs színtér egyik fő tényezőjévé váltak.