ce este OFDM? (Ortogonal Frequency Division Multiplexing)

OFDM: ortogonal Frequency Division Multiplexing, este o formă de modulare a semnalului care împarte un flux de modulare a ratei de date ridicate, plasându-le pe mai multe subpurtătoare cu bandă îngustă modulate încet, și în acest fel este mai puțin sensibil la decolorarea selectivă a frecvenței.

ortogonal Frequency division Multiplexing sau OFDM este un format de modulare care este utilizat pentru multe dintre cele mai recente standarde wireless și de telecomunicații.

OFDM a fost adoptat în arena Wi-Fi în cazul în care standardele, cum ar fi 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac și mai mult. De asemenea, a fost ales pentru standardul de telecomunicații celulare LTE / LTE-A și, în plus, a fost adoptat de alte standarde, cum ar fi WiMAX și multe altele.

multiplexarea diviziei de frecvență ortogonală a fost, de asemenea, adoptată pentru o serie de standarde de difuzare de la radioul Digital DAB la standardele de difuzare video digitale, DVB. De asemenea, a fost adoptat și pentru alte sisteme de difuzare, inclusiv radio digitale Mondiale utilizate pentru benzile de undă lungă medie și scurtă.deși OFDM, multiplexarea prin diviziune de frecvență ortogonală este mai complicată decât formele anterioare de format de semnal, oferă câteva avantaje distincte în ceea ce privește transmiterea datelor, în special acolo unde sunt necesare rate mari de date împreună cu lățimi de bandă relativ largi.

ce este OFDM? – Conceptul

OFDM este o formă de modulare multicarrier. Un semnal OFDM constă dintr-un număr de purtători modulați strâns distanțați. Când modularea oricărei forme – voce, date etc. este aplicat unui purtător, apoi benzi laterale întinse pe ambele părți. Este necesar ca un receptor să poată primi întregul semnal pentru a putea demodula cu succes datele. Ca urmare, atunci când semnalele sunt transmise aproape unul de altul, acestea trebuie distanțate astfel încât receptorul să le poată separa folosind un filtru și trebuie să existe o bandă de protecție între ele. Nu este cazul cu OFDM. Deși benzile laterale de la fiecare purtător se suprapun, ele pot fi totuși primite fără interferențele care ar putea fi așteptate, deoarece sunt ortogonale între ele. Acest lucru se realizează prin spațierea purtătorului egală cu reciproca perioadei simbolului.

pentru a vedea cum funcționează OFDM, este necesar să se uite la receptor. Aceasta acționează ca o bancă de demodulatoare, traducând fiecare transportator în DC. Semnalul rezultat este integrat pe perioada simbolului pentru a regenera datele de la acel purtător. Același demodulator demodulează și ceilalți purtători. Deoarece distanța purtătoare egală cu reciproca perioadei simbolului înseamnă că vor avea un număr întreg de cicluri în perioada simbolului și contribuția lor va fi egală cu zero – cu alte cuvinte, nu există nicio contribuție de interferență.

o cerință a sistemelor de transmisie și recepție OFDM este ca acestea să fie liniare. Orice neliniaritate va provoca interferențe între purtători ca urmare a distorsiunii intermodulare. Aceasta va introduce semnale nedorite care ar provoca interferențe și ar afecta ortogonalitatea transmisiei.

în ceea ce privește echipamentul care urmează să fie utilizat, raportul de vârf ridicat la mediu al sistemelor multi-purtătoare, cum ar fi OFDM, necesită amplificatorul final RF pe ieșirea emițătorului pentru a putea gestiona vârfurile, în timp ce puterea medie este mult mai mică și acest lucru duce la ineficiență. În unele sisteme vârfurile sunt limitate. Deși acest lucru introduce distorsiuni care duc la un nivel mai ridicat de erori de date, Sistemul se poate baza pe corectarea erorilor pentru a le elimina.

date despre OFDM

datele care trebuie transmise pe un semnal OFDM sunt distribuite pe purtătorii semnalului, fiecare purtător luând parte din sarcina utilă. Acest lucru reduce rata de date luată de fiecare operator de transport. Rata de date mai mică are avantajul că interferența din reflexii este mult mai puțin critică. Acest lucru se realizează prin adăugarea unui timp de bandă de protecție sau a unui interval de protecție în sistem. Acest lucru asigură că datele sunt eșantionate numai atunci când semnalul este stabil și nu sosesc noi semnale întârziate care să modifice calendarul și faza semnalului.

distribuția datelor pe un număr mare de purtători în semnalul OFDM are câteva avantaje suplimentare. Nulls cauzate de efecte multi-cale sau interferențe pe o anumită frecvență afectează doar un număr mic de purtători, cei rămași fiind primiți corect. Prin utilizarea tehnicilor de codificare a erorilor, ceea ce înseamnă adăugarea de date suplimentare la semnalul transmis, permite reconstituirea multor sau a tuturor datelor corupte în interiorul receptorului. Acest lucru se poate face deoarece codul de corectare a erorilor este transmis într-o altă parte a semnalului.

OFDM avantaje& dezavantaje

OFDM avantaje

OFDM a fost utilizat în multe sisteme wireless cu rată mare de date din cauza numeroaselor avantaje pe care le oferă.

• imunitate la decolorare selectivă: Unul dintre principalele avantaje ale OFDM este că este mai rezistent la decolorarea selectivă a frecvenței decât sistemele cu un singur purtător, deoarece împarte canalul general în mai multe semnale de bandă îngustă care sunt afectate individual ca sub-canale de decolorare plate.
• rezistența la interferențe: interferențele care apar pe un canal pot fi limitate la lățimea de bandă și, în acest fel, nu vor afecta toate sub-canalele. Aceasta înseamnă că nu toate datele sunt pierdute.
• eficiența spectrului: Folosind sub-transportatori suprapuneri la distanțe apropiate, un avantaj OFDM semnificativ este că utilizează eficient spectrul disponibil.
• rezistent la ISI: un alt avantaj al OFDM este că este foarte rezistent la interferențele inter-simbol și inter-cadru. Acest lucru rezultă din rata scăzută de date pe fiecare dintre sub-canale.
• rezistent la efecte de bandă îngustă: folosind codificarea adecvată a canalelor și intercalarea, este posibilă recuperarea simbolurilor pierdute datorită selectivității frecvenței canalului și interferenței benzii înguste. Nu toate datele sunt pierdute.
• egalizarea canalului mai simplă: Una dintre problemele cu sistemele CDMA a fost complexitatea egalizării canalului care trebuia aplicată pe întregul canal. Un avantaj al OFDM este că folosind mai multe sub-canale, egalizarea canalului devine mult mai simplă.

OFDM dezavantaje

în timp ce OFDM a fost utilizat pe scară largă, există încă câteva dezavantaje ale utilizării sale care trebuie abordate atunci când se ia în considerare utilizarea sa.

• High peak to average power ratio: un semnal OFDM are un zgomot ca variație de amplitudine și are un interval dinamic relativ mare, sau de vârf la raportul de putere medie. Acest lucru afectează eficiența amplificatorului RF, deoarece amplificatoarele trebuie să fie liniare și să găzduiască variațiile mari de amplitudine, iar acești factori înseamnă că amplificatorul nu poate funcționa cu un nivel ridicat de eficiență.
• sensibil la deplasarea și deriva purtătorului: un alt dezavantaj al OFDM este acela că este sensibil la compensarea și deriva frecvenței purtătorului. Sistemele cu un singur purtător sunt mai puțin sensibile.

variante OFDM

există mai multe alte variante ale OFDM pentru care inițialele sunt văzute în literatura tehnică. Acestea urmează formatul de bază pentru OFDM, dar au atribute sau variații suplimentare:

• COFDM: multiplexare codificată a diviziunii de frecvență ortogonală. O formă de OFDM în cazul în care codul de corecție a erorilor este încorporată în semnalul.
• flash OFDM: aceasta este o variantă a OFDM care a fost dezvoltată de Flarion și este o formă rapidă de OFDM. Folosește mai multe tonuri și sărituri rapide pentru a răspândi semnale pe o anumită bandă de spectru.
• OFDMA: acces multiplu al diviziunii de frecvență ortogonală. O schemă utilizată pentru a oferi o capacitate de acces multiplu pentru aplicații, cum ar fi telecomunicațiile celulare atunci când se utilizează tehnologii OFDM.
• VOFDM: Vector OFDM. Această formă de OFDM folosește conceptul de tehnologie MIMO. Acesta este dezvoltat de CISCO Systems. MIMO standuri pentru Multiple input Multiple output și utilizează mai multe antene pentru a transmite și primi semnale, astfel încât efectele multi-cale pot fi utilizate pentru a îmbunătăți recepția semnalului și de a îmbunătăți vitezele de transmisie care pot fi acceptate.
• WOFDM: bandă largă OFDM. Conceptul acestei forme de OFDM este că folosește un grad de spațiere între canale suficient de mare încât orice eroare de frecvență între emițător și receptor să nu afecteze performanța. Se aplică în special sistemelor Wi-Fi.

fiecare dintre aceste forme de OFDM utilizează același concept de bază de utilizare a purtătorilor ortogonali distanțați la distanță, fiecare purtând semnale cu rată scăzută de date. În timpul fazei de demodulare, datele sunt apoi combinate pentru a furniza semnalul complet.

OFDM, multiplexarea diviziei de frecvență ortogonală a câștigat o prezență semnificativă pe piața wireless. Combinația dintre capacitatea mare de date, eficiența spectrală ridicată și rezistența sa la interferențe ca urmare a efectelor pe mai multe căi înseamnă că este ideală pentru aplicațiile de date ridicate care au devenit un factor major în scena comunicațiilor de astăzi.