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Post on 21-Oct-2015
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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
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