co to jest OFDM? (Ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości)

OFDM: ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości, jest formą modulacji sygnału, która dzieli strumień modulujący o dużej szybkości transmisji danych, umieszczając je na wielu wolno modulowanych wąskopasmowych, blisko rozmieszczonych podnośnikach, w ten sposób jest mniej wrażliwy na selektywne zanikanie częstotliwości.

ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości lub OFDM jest formatem modulacji, który jest używany dla wielu najnowszych standardów bezprzewodowych i telekomunikacyjnych.

OFDM został przyjęty w arenie Wi-Fi, gdzie standardy takie jak 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac i więcej. Został również wybrany do standardu telekomunikacji komórkowej LTE / LTE-A, a oprócz tego został przyjęty przez inne standardy, takie jak WiMAX i wiele innych.

ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości zostało również przyjęte dla wielu standardów transmisji od cyfrowego radia DAB do cyfrowych standardów transmisji wideo, DVB. Został również przyjęty do innych systemów nadawczych, w tym cyfrowego radia Mondiale używanego do długich pasm średnich i krótkich fal.

chociaż OFDM, ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości jest bardziej skomplikowane niż wcześniejsze formy formatu sygnału, zapewnia pewne wyraźne zalety w zakresie transmisji danych, zwłaszcza tam, gdzie potrzebne są wysokie szybkości transmisji danych wraz ze stosunkowo szerokimi pasmami.

co to jest OFDM? – Koncepcja

OFDM jest formą modulacji multicarrier. Sygnał OFDM składa się z wielu ściśle rozmieszczonych modulowanych nośników. Podczas modulacji dowolnej formy-głosu, danych itp. jest nakładany na nośnik, a następnie paski boczne rozłożone po obu stronach. Konieczne jest, aby odbiornik mógł odbierać cały sygnał, aby móc skutecznie demodulować dane. W rezultacie, gdy sygnały są przesyłane blisko siebie, muszą być rozmieszczone tak, aby odbiornik mógł je rozdzielić za pomocą filtra, a między nimi musi znajdować się taśma ochronna. Tak nie jest w przypadku OFDM. Chociaż paski boczne z każdego nośnika nakładają się na siebie, nadal mogą być odbierane bez zakłóceń, których można się spodziewać, ponieważ są prostopadłe do siebie. Osiąga się to poprzez posiadanie odstępu nośnego równego odwrotności okresu symbolu.

aby zobaczyć, jak działa OFDM, należy spojrzeć na przy odbiorniku. To działa jak bank demodulatorów, tłumacząc każdy nośnik w dół do DC. Otrzymany sygnał jest zintegrowany w okresie symbolu, aby zregenerować dane z tego nośnika. Ten sam demodulator demoduluje również inne nośniki. Ponieważ odstęp nośny równy odwrotności okresu symbolu oznacza, że będą one miały całkowitą liczbę cykli w okresie symbolu, a ich wkład będzie sumował się do zera – innymi słowy nie ma wkładu interferencyjnego.

jednym z wymagań systemów nadawczych i odbiorczych OFDM jest to, że muszą być liniowe. Każda Nieliniowość spowoduje zakłócenia między nośnikami w wyniku zniekształceń między modulacją. Spowoduje to wprowadzenie niechcianych sygnałów, które spowodowałyby zakłócenia i upośledzałyby ortogonalność transmisji.

jeśli chodzi o sprzęt, który ma być używany, wysoki współczynnik szczytowy do Średniego w systemach wielu nośnych, takich jak OFDM, wymaga końcowego wzmacniacza RF na wyjściu nadajnika, aby był w stanie obsłużyć piki, podczas gdy średnia moc jest znacznie niższa, co prowadzi do nieefektywności. W niektórych systemach szczyty są ograniczone. Chociaż wprowadza to zniekształcenia, które powodują wyższy poziom błędów danych, system może polegać na korekcji błędów, aby je usunąć.

dane o OFDM

dane, które mają być przesyłane na sygnał OFDM, są rozłożone na nośnikach sygnału, każdy nośnik bierze część ładunku. Zmniejsza to szybkość przesyłania danych przez każdego operatora. Niższa szybkość transmisji danych ma tę zaletę, że zakłócenia od odbić są znacznie mniej krytyczne. Osiąga się to poprzez dodanie czasu pasma ochronnego lub interwału ochronnego do systemu. Zapewnia to, że dane są próbkowane tylko wtedy, gdy sygnał jest stabilny i nie pojawiają się nowe opóźnione sygnały, które zmieniłyby czas i fazę sygnału.

rozkład danych na dużą liczbę nośników w sygnale OFDM ma jeszcze kilka innych zalet. Nulle spowodowane efektami wielościeżkowymi lub zakłóceniami na danej częstotliwości wpływają tylko na niewielką liczbę nośników, pozostałe są odbierane poprawnie. Dzięki zastosowaniu technik kodowania błędów, co oznacza dodawanie kolejnych danych do przesyłanego sygnału, umożliwia odtworzenie wielu lub wszystkich uszkodzonych danych w odbiorniku. Można to zrobić, ponieważ kod korekcji błędów jest przesyłany w innej części sygnału.

zalety OFDM& wady

zalety OFDM

OFDM jest stosowany w wielu systemach bezprzewodowych o wysokiej szybkości transmisji danych ze względu na wiele korzyści, jakie zapewnia.

• odporność na wybiórcze blaknięcie: Jedną z głównych zalet OFDM jest to, że jest bardziej odporny na selektywne zanikanie częstotliwości niż systemy pojedynczego nośnika, ponieważ dzieli ogólny kanał na wiele sygnałów wąskopasmowych, które są dotknięte indywidualnie jako płaskie zanikające sub-kanały.
• odporność na zakłócenia: zakłócenia pojawiające się na kanale mogą być ograniczone przepustowością i w ten sposób nie będą miały wpływu na wszystkie kanały podrzędne. Oznacza to, że nie wszystkie dane zostaną utracone.
• efektywność widma: Wykorzystując blisko rozmieszczone nakładające się pod-nośniki, istotną zaletą OFDM jest to, że efektywnie wykorzystuje dostępne spektrum.
• odporny na ISI: Kolejną zaletą OFDM jest to, że jest bardzo odporny na Inter-symbol i Inter-frame interference. Wynika to z niskiej szybkości transmisji danych na każdym z kanałów podrzędnych.
• odporny na efekty wąskopasmowe: przy użyciu odpowiedniego kodowania kanałowego i przeplotu możliwe jest odzyskanie symboli utraconych ze względu na selektywność częstotliwościową kanału i zakłócenia wąskopasmowe. Nie wszystkie dane są tracone.
• prostsze wyrównywanie kanałów: Jednym z problemów związanych z systemami CDMA była złożoność wyrównania kanału, która musiała być zastosowana na całym kanale. Zaletą OFDM jest to, że przy użyciu wielu sub-kanałów, wyrównanie kanałów staje się znacznie prostsze.

wady OFDM

chociaż OFDM jest szeroko stosowany, nadal istnieje kilka wad jego stosowania, które należy uwzględnić, rozważając jego użycie.

• wysoki współczynnik mocy szczytowej do średniej: sygnał OFDM ma szum podobny do zmiany amplitudy i ma stosunkowo wysoki duży zakres dynamiczny lub stosunek mocy szczytowej do średniej. Wpływa to na wydajność wzmacniacza RF, ponieważ wzmacniacze muszą być liniowe i pomieścić duże zmiany amplitudy, a te czynniki oznaczają, że wzmacniacz nie może pracować z wysokim poziomem wydajności.
• wrażliwy na przesunięcie i dryf nośnika: Inną Wadą OFDM jest to, że jest wrażliwy na przesunięcie i dryf częstotliwości nośnej. Systemy pojedynczego nośnika są mniej czułe.

warianty OFDM

istnieje kilka innych wariantów OFDM, dla których inicjały są widoczne w literaturze technicznej. Są one zgodne z podstawowym formatem OFDM, ale mają dodatkowe atrybuty lub odmiany:

• COFDM: kodowane ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości. Forma OFDM, w której kodowanie korekcji błędów jest włączone do sygnału.
• Flash OFDM: jest to odmiana OFDM, która została opracowana przez Flariona i jest to szybka forma OFDM. Wykorzystuje wiele tonów i szybkie skakanie do rozprzestrzeniania sygnałów w danym paśmie widma.
• OFDMA: Ortogonal frequency division multiple access. Schemat stosowany w celu zapewnienia możliwości wielokrotnego dostępu do aplikacji takich jak telekomunikacja komórkowa podczas korzystania z technologii OFDM.
• VOFDM: Wektor OFDM. Ta forma OFDM wykorzystuje koncepcję technologii MIMO. Jest rozwijany przez CISCO Systems. MIMO oznacza Multiple Input Multiple output i wykorzystuje wiele anten do przesyłania i odbierania sygnałów, dzięki czemu efekty wielościeżkowe mogą być wykorzystane do poprawy odbioru sygnału i poprawy prędkości transmisji, które mogą być obsługiwane.
• Wofdm: Wideband OFDM. Koncepcja tej formy OFDM polega na tym, że wykorzystuje stopień odstępu między kanałami, który jest na tyle duży, że wszelkie błędy częstotliwości między nadajnikiem a odbiornikiem nie wpływają na wydajność. Ma to szczególne zastosowanie w systemach Wi-Fi.

każda z tych form OFDM wykorzystuje tę samą podstawową koncepcję używania blisko rozmieszczonych nośników ortogonalnych, z których każdy przenosi sygnały o niskiej szybkości transmisji danych. Podczas fazy demodulacji dane są następnie łączone w celu uzyskania pełnego sygnału.

OFDM, ortogonalne multipleksowanie podziału częstotliwości zyskało znaczącą obecność na rynku bezprzewodowym. Połączenie dużej pojemności danych, wysokiej wydajności widmowej i odporności na zakłócenia w wyniku efektów wielościeżkowych oznacza, że jest idealny do zastosowań o wysokiej transmisji danych, które stały się głównym czynnikiem w dzisiejszej scenie komunikacyjnej.