Vad är OFDM? (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, är en form av signalmodulering som delar en hög datahastighet modulerande ström placera dem på många långsamt modulerade smalband nära avstånd subcarriers, och på detta sätt är mindre känslig för frekvens selektiv blekning.
Orthogonal Frequency Division Multiplexing eller OFDM är ett moduleringsformat som används för många av de senaste trådlösa och telekommunikationsstandarderna.
OFDM har antagits i Wi-Fi-arenan där standarderna som 802.11 a, 802.11 n, 802.11 ac och mer. Det har också valts för den cellulära telekommunikationsstandarden LTE / LTE-A, och utöver detta har den antagits av andra standarder som WiMAX och många fler.
ortogonal frekvensdelningsmultiplexering har också antagits för ett antal sändningsstandarder från DAB Digital Radio till Digital Video Broadcast standards, DVB. Det har också antagits för andra sändningssystem samt inklusive Digital Radio Mondiale används för lång medellång och kort våg band.
Även om OFDM, ortogonal frekvensdelningsmultiplexering är mer komplicerad än tidigare former av signalformat, ger det några tydliga fördelar när det gäller dataöverföring, särskilt där höga datahastigheter behövs tillsammans med relativt breda bandbredd.
vad är OFDM? – Konceptet
OFDM är en form av multicarrier modulering. En OFDM-signal består av ett antal modulerade bärare med nära avstånd. När modulering av någon form-röst, data etc. appliceras på en bärare, sedan sidoband sprids ut vardera sidan. Det är nödvändigt för en mottagare att kunna ta emot hela signalen för att framgångsrikt kunna demodulera data. Som ett resultat när signaler överförs nära varandra måste de vara åtskilda så att mottagaren kan separera dem med ett filter och det måste finnas ett skyddsband mellan dem. Detta är inte fallet med OFDM. Även om sidobanden från varje bärare överlappar varandra kan de fortfarande tas emot utan den störning som kan förväntas eftersom de är ortogonala mot varandra. Detta uppnås genom att ha bäraravståndet lika med det ömsesidiga av symbolperioden.
för att se hur OFDM fungerar är det nödvändigt att titta mottagare. Detta fungerar som en bank av demodulatorer, översätta varje bärare ner till DC. Den resulterande signalen är integrerad över symbolperioden för att regenerera data från den bäraren. Samma demodulator demodulerar också de andra bärarna. Eftersom bäraravståndet är lika med det ömsesidiga av symbolperioden betyder att de kommer att ha ett helt antal cykler under symbolperioden och deras bidrag kommer att summeras till noll – med andra ord finns det inget störningsbidrag.
ett krav för OFDM-sändnings-och mottagningssystem är att de måste vara linjära. Eventuell icke-linjäritet kommer att orsaka störningar mellan bärarna som ett resultat av intermoduleringsförvrängning. Detta kommer att införa oönskade signaler som skulle orsaka störningar och försämra överföringens ortogonalitet.
När det gäller utrustningen som ska användas kräver det höga topp-genomsnittliga förhållandet mellan flerbärarsystem som OFDM RF – slutförstärkaren på sändarens utgång för att kunna hantera topparna medan den genomsnittliga effekten är mycket lägre och detta leder till ineffektivitet. I vissa system är topparna begränsade. Även om detta introducerar distorsion som resulterar i en högre nivå av datafel, kan systemet förlita sig på felkorrigeringen för att ta bort dem.
Data på OFDM
data som ska överföras på en OFDM-signal sprids över signalbärarna, varje bärare tar del av nyttolasten. Detta minskar datahastigheten som tas av varje bärare. Den lägre datahastigheten har fördelen att störningar från reflektioner är mycket mindre kritiska. Detta uppnås genom att lägga till en vaktbandstid eller skyddsintervall i systemet. Detta säkerställer att data endast samplas när signalen är stabil och inga nya fördröjda signaler anländer som skulle förändra signalens tidpunkt och fas.
fördelningen av data över ett stort antal bärare i OFDM-signalen har några ytterligare fördelar. Nollor orsakade av flervägseffekter eller störningar på en given frekvens påverkar bara ett litet antal bärare, de återstående tas emot korrekt. Genom att använda felkodningstekniker, vilket betyder att lägga till ytterligare data till den överförda signalen, möjliggör det att många eller alla skadade data rekonstrueras i mottagaren. Detta kan göras eftersom felkorrigeringskoden överförs i en annan del av signalen.
OFDM fördelar & nackdelar
OFDM fördelar
OFDM har använts i många hög datahastighet trådlösa system på grund av de många fördelar det ger.
- immunitet mot selektiv blekning: En av de främsta fördelarna med OFDM är att det är mer motståndskraftigt mot frekvensselektiv blekning än enstaka bärarsystem eftersom det delar upp den totala kanalen i flera smalbandssignaler som påverkas individuellt som platta blekande underkanaler.
- motståndskraft mot störningar: störningar som uppträder på en kanal kan vara bandbredd begränsad och på detta sätt påverkar inte alla underkanaler. Det betyder att inte alla data går förlorade.
- spektrumeffektivitet: Med hjälp av överlappande underbärare med nära avstånd är en betydande OFDM-fördel att den effektivt använder det tillgängliga spektrumet.
- motståndskraftig mot ISI: en annan fördel med OFDM är att den är mycket motståndskraftig mot Inter-symbol och inter-frame-störningar. Detta beror på den låga datahastigheten på var och en av underkanalerna.
- fjädrande för smalbandseffekter: med adekvat kanalkodning och interfoliering är det möjligt att återställa symboler som förlorats på grund av kanalens frekvensselektivitet och smalbandsinterferens. Inte alla data går förlorade.
- enklare kanalutjämning: Ett av problemen med CDMA-system var komplexiteten i kanaliseringsutjämningen som måste tillämpas över hela kanalen. En fördel med OFDM är att genom att använda flera underkanaler blir kanalutjämningen mycket enklare.
OFDM nackdelar
även om OFDM har använts i stor utsträckning finns det fortfarande några nackdelar med dess användning som måste åtgärdas när man överväger dess användning.
- Hög topp till genomsnittlig effektförhållande: en OFDM-signal har en brusliknande amplitudvariation och har ett relativt högt stort dynamiskt område eller topp till genomsnittligt effektförhållande. Detta påverkar RF-förstärkarens effektivitet eftersom förstärkarna måste vara linjära och rymma de stora amplitudvariationerna och dessa faktorer betyder att förstärkaren inte kan fungera med en hög effektivitetsnivå.
- känslig för bärarförskjutning och drift: en annan nackdel med OFDM är att den är känslig för bärarfrekvensförskjutning och drift. Enstaka bärarsystem är mindre känsliga.
OFDM-varianter
det finns flera andra varianter av OFDM för vilka initialerna ses i den tekniska litteraturen. Dessa följer det grundläggande formatet för OFDM, men har ytterligare attribut eller variationer:
- COFDM: kodad ortogonal frekvensdelningsmultiplexering. En form av OFDM där felkorrigering kodning införlivas i signalen.
- Flash OFDM: Detta är en variant av OFDM som utvecklades av Flarion och det är en snabb hoppad form av OFDM. Den använder flera toner och snabb hopping för att sprida signaler över ett givet spektrumband.
- OFDMA: ortogonal frekvensdelning multipel åtkomst. Ett system som används för att ge en multipel tillgång kapacitet för applikationer såsom cellulär telekommunikation vid användning av OFDM-teknik.
- VOFDM: vektor OFDM. Denna form av OFDM använder begreppet MIMO-teknik. Det utvecklas av CISCO Systems. MIMO står för Multiple Input Multiple output och den använder flera antenner för att sända och ta emot signalerna så att flervägseffekter kan utnyttjas för att förbättra signalmottagningen och förbättra överföringshastigheterna som kan stödjas.
- WOFDM: bredband OFDM. Konceptet med denna form av OFDM är att den använder en grad av avstånd mellan kanalerna som är tillräckligt stor för att eventuella frekvensfel mellan sändare och mottagare inte påverkar prestandan. Det är särskilt tillämpligt på Wi-Fi-system.
var och en av dessa former av OFDM använder samma grundläggande koncept att använda nära åtskilda ortogonala bärare som var och en bär signaler med låg datahastighet. Under demoduleringsfasen kombineras data sedan för att ge den fullständiga signalen.
OFDM, ortogonal frekvensdelningsmultiplexering har fått en betydande närvaro på den trådlösa marknaden. Kombinationen av hög datakapacitet, hög spektraleffektivitet och dess motståndskraft mot störningar som ett resultat av flervägseffekter innebär att den är idealisk för de höga datatillämpningar som har blivit en viktig faktor i dagens kommunikationsscen.