Модуляция ofdm

Модуляция ofdm (Orthogonal frequency division multiplex –

частотное уплотнение с ортогональными несущими)

Поток бит разделяется на «цифровые символы» по n бит. N цифровых символов составляют пакет, называемый «символом OFDM». Каждый  k-й цифровой символ в  пакете (к = 1,…, N) определяет амплитуды I_k и Q_k синфазной  и квадратурной   составляющих своей несущей частоты согласно сигнальной диаграмме. Сигнал, являющийся суммой синфазных и квадратурных составляющих всех N несущих частот, модулирует ВЧ - несущую частоту.

Разделение потока бит на цифровые символы и символы OFDM

при модуляции 16 QAM (n =4)

Цифровые символы

              ….  0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 …….1 0 1 1     1 0 1 0 0 0 0 0…..1 1 0 0…….

                      символ OFDM – N цифровых символов           символ OFDM

Концептуальная схема модулятора OFDM

На практике несущие модулируются одним из следующих способов:

двоичная фазовая модуляция BPSK (n = 1), квадратурная модуляция QPSK (n = 2), квадратурная амплитудная модуляция QAM - 8, 16, 32, 64, 128, 256 (n=3, 4,5, 6,7, 8). Число несущих может быть более 6000.

Принцип реализации модуляции OFDM

При переносе спектра в область высоких частот удвоения ширины спектра не происходит.

Модуляция DMT (Discrete multi tone)

Это более общий вариант модуляции с использованием ортогональных несущих частот. Он отличается тем, что на каждой несущей частоте может использоваться свой метод модуляции: при большом отношении сигнал-шум на данной частоте, например, модуляция QAM-64 с высокой скоростью передачи данных, а при малом отношении сигнал-шум – модуляция QPSK  с пониженной скоростью передачи данных. Несущая частота с недопустимо низким уровнем сигнала не используется.

Влияние замираний на сигнал с модуляцией OFDM

Замирания возникают при многолучевом распространении вследствие интерференции сигналов, приходящих в приемник разными путями. Символ OFDM передается и обрабатывается в приемнике в течение “полезного” интервала времени  T_U . Чтобы избежать межсимвольных искажений вследствие многолучевого распространения, перед полезным интервалом вводится защитный интервал  T_G (Guard interval), длительность которого превышает максимальную временную задержку между интерферирующими лучами. Во время защитного интервала передается окончание символа. В результате на передачу одного символа затрачивается время  T_S=T_U+T_G.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 3.2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Ширина основного лепестка спектра на одной несущей определяется длительностью символа T_S.    Интервал между несущими частотами   Df определяется из условия ортогональности частот: T_U = m/(f_i – f_j), где m – целое. Минимальная разница частот  Df_min = 1/T_U < 1/T_s, так что спектры сигналов, соответствующих цифровым символам, передаваемым на разных частотах, частично накладываются.

Интерференция лучей в пределах одного символа изменяет уровень частотных составляющих сигнала: одни усиливает, другие подавляет. Если задержка эха относительно прямого луча равна t, то уровень сигнала на несущих частотах f_i , удовлетворяющих условию   m/f_i = t (разность хода прямого и задержанного луча равна целому числу длин волн m), максимален. Интервал между ближайшими такими частотами определяется из условия

m/f_i = (m + 1)/f_j  = t,

 откуда  f_j – f_i = 1/t,   или f_j – f_i = Df_minT_U/ t. При  t = T_U/6  максимумы (и минимумы) уровня  приема наблюдаются у каждой шестой  по счету несущей частоты, как показано на рисунке. Если несущая полностью подавляется, соответствующий цифровой символ теряется. Он может быть восстановлен применением помехоустойчивого кодирования.