A técnica de transmissão OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Introdução Técnica de transmissão, e não modulação. Surgiu do conceito FDM (frequency

division multiplexing). Trabalha com uma particular

sobreposição de portadoras. Sua principal vantagem é trabalhar com

uma segunda dimensão (domínio da freqüência), que melhora as condições do sinal recebido.

Definição O OFDM consiste na transmissão

paralela de dados em diversas subportadoras superpostas com modulação QAM ou QPSK, sendo as taxas das subportadoras tão baixas quanto maior no número destas empregadas.

O sinal sinc (ft). Espectro de um sinal QAM. Freqüência normalizada ao valor 1/T

Espectro OFDM na freqüência Cinco sub-canais OFDM

sobrepostos.

Espectro OFDM na freqüência O espaçamento entre subportadoras é

propositalmente selecionado para que seus cruzamentos ocorram em “ 0 ”.

Este espaçamento é de 1/T, onde T é o período de um símbolo QAM ou QPSK.

Desta forma é possível acomodar sub-portadoras sobrepostas e recuperá-las posteriormente através de um correlator ou filtro casado.

Correlator Um correlator pode ser visto como:

Filtro casado O diagrama básico de um filtro casado é

apresentado abaixo, onde s(t) é o sinal, n(t) o ruído, x(t) o sinal contaminado pelo ruído e h(t) a função impulso do filtro.

Matematicamente temos: E a igualdade é válida:

s(t)

n(t)

x(t)

h(t)H(f)

y(t)

dthxty )()()(

y t x t h t( ) ( ) ( )

Y f X f H f( ) ( ) ( )

Características É fortemente necessário que exista

sincronismo entre as sub-portadoras, para que a ortogonalidade seja garantida (cruzamentos em “ 0 ”).

A economia de banda em relação ao FDM tradicional chega a 50%.

Espectro OFDM no tempo No domínio do tempo, o espectro se

assemelha a figura abaixo. A ortogonalidade das subportadoras é

mantida, mas a diferença agora é no número de ciclos entre elas.

Transmissão OFDM

Os símbolos QAM di são comumente chamados de sub-símbolos OFDM.

Recepção OFDM O sinal OFDM passa por um banco de Ns correlatores

seguido de comparações com limiares de decisão adequados para a recuperação dos símbolos complexos.

Recepção OFDM Como na transmissão, a recepção também é

analógica. Observando a equação do sinal complexo em

banda básica, verificamos que equivale a uma IDFT (Transformada de Fourrier Discreta Inversa), formada pelos Ns símbolos QAM que compõe cada símbolo OFDM

Daí o uso da FFT e IFFT na transmissão e recepção.

Processamento do Sinal 1 – Conversão série-paralelo dos dados iniciais,

onde Ns palavras de k bits são armazenadas num buffer.

2 – Mapeamento dos Ns símbolos em Ns sub-símbolos di , que determinam os pontos da constelação de cada subportadora (segue tipo de modulação).

3 – É aplicado a IFFT e como resultado temos Ns amostras s(i) correspondentes a 1 símbolo OFDM.

4 – O intervalo de guarda é inserido e executada a conversão D/A.

Processamento do Sinal

Características do processamento Normalmente o númeno de Ns é um

múltiplo de dois. Caso o número de subcanais não seja, são inseridos canais nulos para o preenchimento, e assim Ns fica sendo um múltiplo de dois. Isso por que a IFFT fica mais comum, baseando-se no algorítmo de Butterfly.

Estas portadoras nula são conhecidas como inativas.

Na recepção um esquema inverso é utilizado.

Características do processamento O OFDM admite o uso de

uma modulação adicional. Geralmente é utilizada a modulação em fase e quadratura para sistemas sem fio.

Estes sistemas utilizam sub-portadoras com sonstelações de poucos níveis, pois possuem maior eficiência de potência.

Características do processamento

No caso de nenhum sistema de modulação adicional, é necessário gerar uma seqüência complexa di’ com o dobro do tamanho original di.

Características do processamento Na prática são acrescentados à seqüência

original complexos dos seus elementos. A seqüência que sai do bloco ifft será sempre real.

Intervalo de Guarda Necessário no OFDM para eliminar

a interferência entre símbolos. São inseridos entre os símbolos QAM.

O tempo de símbolo OFDM será a soma do tempo de símbolo QAM mapeado e tempo de guarda.

Ts = Tg + T

Intervalo de Guarda