Модуляция OFDM

OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing — ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием) является цифровой схемой модуляции, которая для передачи цифровых данных использует большое количество ортогональных несущих.

Основным преимуществом OFDM по сравнению со стандартными видами модуляции с одной несущей является её способность противостоять сложным условиям в канале распространения. Поэтому в настоящее время есть тенденция к переводу на OFDM большинства систем связи, в которых имеют место сложные помехи, главным образом связанные с многолучевым распространением сигнала.

Этот вид помех характерен для эфирного приема в городах с разноэтажной застройкой из-за многократных отражений радиосигнала от зданий и других сооружений.

При многолучевом приеме на вход приемника поступают несколько сигналов, один из которых обычно обусловлен прямым лучом распространения, а остальные – отражениями. Эти сигналы, как правило, имеют близкие по величине амплитуды, но отличаются задержками.

Поскольку отражающие объекты могут находиться на расстояниях от нескольких десятков метров до нескольких километров от приемника, запаздывание переотраженных сигналов по сравнению с прямым ∆t может составлять от долей микросекунд до десяти и более микросекунд (1мкс = 300м).

Рис. 8. Пример появления эффекта многолучевости

К чему приводит эффект многолучевости: Если скорость передачи символов в системах связи (в частности – телевизионного вещания) составляет от одного до нескольких мегабит в секунду, то длительность символа составляет от одной микросекунды до десятых долей микросекунды.

Таким образом, на вход приемника в каждый момент времени поступает несколько одинаковых по характеру чередования символов, но сдвинутых по времени на ∆t последовательностей. При этом величина сдвига может составлять от небольшой части длительности символа до нескольких символов!

Поскольку принятие решения о значении переданного символа (это "0" или "1") в приемнике обычно производится в конце символа (оптимальное решение должно производиться по всей длительности символа), то в случае, если задержка радиосигнала отраженных лучей становится близкой к длительности символа, на входе приемника одновременно присутствует как минимум два разных символа, происходит резкий рост цифровых ошибок.

Пример модели задержек: На приведенных ниже рисунках приведена простая Simulink-модель многолучевого канала (в модели – с пятью различающимися по задержке и коэффициенту передачи путями), и результат прохождения цифровой двоичной последовательности через канал с многолучевостью.

Как избежать ошибок, связанных с многолучевым распространением сигнала?

Радикальным решением этой проблемы является применение в эфирных каналах ТВ-вещания модуляции OFDM, которая специально разработана для борьбы с помехами при многолучевом приеме.

Рис. 9

В чем состоит основная идея OFDM?

В том, чтобы символы передавать не последовательно, один за другим на одной и той же частоте, а несколько символов одновременно, параллельно на нескольких частотах. При этом для того, чтобы исключить влияние отдельных символов друг на друга, нужно сделать сигналы, соответствующие каждому символу, ортогональными друг другу.

Дата добавления: 2014-01-04