------------------------
-fl
РАДИОСВЯЗЬ
Модуляция OFDM в радиосвязи
Владимир Лебедев
г. Минск
Метод OFDM-модуляции (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing - ортогональное частотное разделение с муль-
типлексированием ) и его модиф икации: OFDMA
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access - орто-
гональное частотное разделение с мультиплексировани-
ем доступа) и SOFDMA (Scalable OFDMA - масштабиру-
руемое OFDMA), - основаны на разделении потока вход-
ных данных на множество параллельных потоков, каж-
дый из которых передается на своей несущей (ортого-
нальной) частоте. Это обеспечивает высокие скорость и
помехоустойчивость передачи информации, в частности,
по отношению к провалам в спектре передаваемых сиг-
налов, так как узкополосное затухание может исключить
только одну или несколько несущих частот из их большо-
го числа (сотни - тысячи). Поскольку модуляция OFDM
использует для передачи ортогональные несущие коле-
бания, то возможна демодуляция модулированных сиг-
налов даже в условиях частичного перекрытия полос от-
дельных несущих. Наличие большого числа несущих не
позволяет реализовать модуляцию OFDM непосредствен-
но, т.е. с использованием нескольких тысяч синтезато-
ров несущих колебаний и нескольких тысяч модуляторов.
Поэтому для уменьшения объема оборудования учиты-
вают, что модуляция OFDM представляет собой обрат-
ное преобразование Фурье, а демодуляция - прямое пре-
образование Фурье, и применяют быстрые алгоритмы
этих преобразований, допускающие более простую ап-
паратную реализацию по сравнению с непосредственной
реализацией алгоритмов модуляции OFDM.
Модуляция OFDM используется в системах цифро-
вого телевидения, системах сотовой связи WiMAX,
MobileWiMAX, MBWA, автоматизированных системах
контроля и учета электроэнергии, системах типа “интел-
лектуальный дом” и др. На ней базируются стандарты
беспроводной связи Института инженеров по электро-
технике и электронике (IÇEE) 802.11а,е,д,п; 802.16а,d,e;
802.20 [1]. В Европейском институте стандартизации
электросвязи (ETSI) ведутся работы по стандартизации
решений широкополосного доступа на основе передачи
информации по электрическим распределительным се-
тям (Power Line Communications, PLC) с использовани-
ем OFDM-модуляции. Обзор PLC-систем и их элемент-
ной базы на основе этой модуляции приведен в ряде ра-
бот, например, в [2-4]. В настоящей работе рассматри-
вается применение OFDM-модуляции для передачи дан-
ных по радиоканалам.
Ортогональное частотное разделение каналов
При беспроводной передаче сигналов один и тот же
сигнал в результате многократных отражений может по-
ступать в приемник различными путями. Поэтому в точ-
ке приема результирующий сигнал представляет собой
суперпозицию (интерференцию) многих сигналов с раз-
личными амплитудами и начальными фазами. Приме-
нительно к многолучевой интерференции, возникающей
при передаче сигналов, различают два крайних случая
[5, 6]. В первом случае максимальная задержка между
различными сигналами не превышает длительности од-
ного символа и интерференция возникает в пределах
одного передаваемого символа. Во втором случае мак-
симальная задержка между различными сигналами боль-
ше длительности одного символа, и в результате интер-
ференции складываются сигналы, представляющие раз-
ные символы. Вследствие этого возникает межсимволь-
ная интерференция, которая наиболее сильно сказыва-
ется на искажении сигнала [5]. Для того, чтобы частично
компенсировать эффект многолучевого распространения,
применяют частотные эквалайзеры, однако по мере рос-
та скорости передачи данных либо за счет увеличения
символьной скорости, либо за счет усложнения схемы ко-
дирования, эффективность их применения падает. Поэто-
му для достижения высокой, скорости передачи данных
используют другой подход, состоящий в том, что поток
передаваемых данных распределяется по множеству ча-
стотных подканалов и передача ведется параллельно на
всех этих подканалах [7-9]. При этом достигается высо-
кая скорооть передачи за счет одновременной передачи
данных по всем каналам, причем скорость передачи в от-
дельном подканале может быть и невысокой. Это созда-
ет предпосылки для эффективного подавления межсим-
вольной интерференции. При частотном разделении ка-
налов необходимо, чтобы ширина каждого канала была,
, с одной стороны, достаточно узкой для минимизации ис-
кажения сигнала в его пределах, а с другой - достаточно
широкой для обеспечения требуемой скорости переда-
чи. Кроме того, для экономного использования всей по-
лосы канала, разделяемого на подканалы, желательно
как можно плотнее расположить частотные подканалы,
но при этом избежать межканапьной интерференции для
того, чтобы обеспечить полную независимость каналов
друг от друга. Перечисленным требованиям удовлетво-
ряют ортогональные частотные каналы. Функции, описы-
вающие несущие сигналы всех этих каналов, ортогональ-
ны друг другу, т.е. для них выполняется условие:
т
sin 2
t t j] t
sin 2
%fk td t - 0, к Ф
/
о
где Т - длительность передаваемого символа, f, и fk —
частоты l-го и k-го несущих сигналов соответственно. Ор-
тогональность несущих сигналов обеспечивает частот-
ную независимость каналов друг от друга и, следова-
тельно, отсутствие межканальной интерференции. Рас-
смотренный способ деления широкополосного канала
на ортогональные частотные подканалы называется ор-
тогональным частотным разделением с мультиплекси-
рованием или OFDM-модуляцией.
Ортогональность несущих сигналов обеспечивается
только тогда, когда за время длительности одного сим-
вола Т несущий сигнал будет совершать целое число
колебаний.
Р ад и о л ю б и тел ь - 0 8 / 2 0 0 8 У
51
предыдущая страница 51 Радиолюбитель 2008-08 читать онлайн следующая страница 53 Радиолюбитель 2008-08 читать онлайн Домой Выключить/включить текст