Реферат на тему Способы формирования OFDM-радиосигнала

Содержание:

Введение 3
1. Общие принципы передачи OFDM-сигнала 4
2. Современные способы формирования OFDM-сигнала 9
Заключение 21
Список использованной литературы 22

Введение:

Изучая принципы современной передачи сигнала в радиотехнике, неизбежно, так или иначе, приходится сталкиваться с такой аббревиатурой, как OFDM. Обратившись к Википедии, можно обнаружить следующую расшифровку: «OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing) — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, является цифровой схемой модуляции, которая использует большое количество близко расположенных ортогональных поднесущих».
Каждая из ортогональных поднесущих модулируется по обычной схеме модуляции (к примеру, квадратурная амплитудная модуляция) на низкой символьной скорости, сохраняя при этом общую скорость передачи информации, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания. На практике сигналы OFDM получаются посредством применения БПФ (быстрого преобразования Фурье).
Особенностью технологии OFDM является в устойчивости к многолучевому распространению. Данное явление заключается в наложении друг на друга копий исходного сигнала с разными амплитудами и задержками и чаще всего негативно отражается на передаче данных — часть несущих может быть «вырезана» из спектра сигнала. Однако, по причине того, что передача реализуется на нескольких поднесущих, а не на одной, теряется не весь поток данных, а лишь его часть, которая может быть с некоторой точностью восстановлена.
Целью данной работы является изучение различных способов формирования OFDM-сигнала. 

Заключение:

Основная концепция OFDM — это ортогональность поднесущих. Так как носителями являются волны вида синус или косинус, мы знаем, что площадь под одним периодом волны синуса или косинуса равна нулю. Ортогональность позволяет осуществить одновременную передачу на большом количестве поднесущих в ограниченной полосе частот без их взаимного влияния друг на друга. В сущности, это подобно CDMA (технологии множественного доступа с кодовым разделением), где с помощью кодов последовательность данных разделяется (также ортогонально), что позволяет многим независимым пользователям успешно пересылать данные в одном и том же пространстве.
Таким образом, технология ортогонального частотного разделения с мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — OFDM) является одним из перспективных направлений в области высокоскоростных систем радиодоступа. Современные цифровые системы связи используют высокоуровневые виды модуляции сигнала, такие как m-QAM, но они подвержены межсимвольной интерференции МСИ, вследствие многолучевого распространения. OFDM системы позволяют решить проблему частотно-селективного замирания сигнала, заменяя ее на амплитудно-фазовые искажения
Можно говорить о том, что для обеспечения качественной связи в среде, когда канал передачи мало влияет на распространение сигнала, приоритетным параметром является скорость передачи. Наибольшей скоростью из всех рассмотренных в работе видов модуляции обладает QAM-16. В средах же с большой зашумлённостью и многолучевым распространением важно обеспечить меньше количество ошибок в ущерб скорости передачи, т. е. использовать модуляции QPSK или BPSK.

Фрагмент текста работы:

1. Общие принципы передачи OFDM-сигнала
Параллельная передача данных с частотным разделением была изобретена еще в середине 60-х гг. XX века и применялась, как и большинство известных на сегодняшний день технологий, изначально только в военных системах. В то время военные, применяя OFDM в своей деятельности, уже реализовывали параллельную передачу данных с применением 34 поднесущих.
В 1980-х стали изучать возможность использования OFDM в сфере коммерчии: в первую очередь в высокоскоростных модемах и цифровых мобильных сетях. В 1990-х OFDM модуляция легла в основу цифрового радиовещания (DAB), наземного телевещания, а также в процесс передачи видео высокой четкости HDTV, и в технологиях последней мили HDSL и ADSL. Достаточно длительный период времени OFDM не находила широкого распространения в других системах связи из-за сложной технической реализации. Решение задачи формирования OFDM сигнала аналоговыми методами является в высшей степени проблематичным. Развитие вычислительных систем и методов цифровой обработки сигналов дает возможность использовать OFDM модуляцию в самых различных системах – от радио до проводных линий и даже волоконно-оптических .
Несмотря на то, что метод дословно расшифровывается как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, его все-таки в первую очередь относят к методам цифровой модуляции. Дело в том, что метод OFDM использует одновременно и модуляцию и мультиплексирование, но мультиплексирование особенное. Обычное мультиплексирование подразумевает объединение различных сигналов от разных источников, здесь же происходит объединение составных частей одного и того же сигнала . Объясним принцип передачи OFDM-сигнала на простом примере. Представим, что нам надо передать из одного пункта в другой стеклянный витраж. Для этого в нашем распоряжении есть некоторый ресурс, допустим 4 тележки (в случае передачи информации в качестве ресурса можно было бы считать доступный для передачи диапазон частот).
В случае OFDM мы разбираем наш стеклянный витраж на некоторое определенное количество частей, для примера пусть их будет 4. Далее каждая тележка перевозит свою часть посылки (витража), при этом тележки катятся одновременно параллельно друг другу. Допустим на пути у нас встречается одна преграда в виде камня (в случае передачи информации – узкополосная помеха). Одна из тележек наезжает на камень, соответственно одна из частей посылки не доходит до пункта приема. Однако большее количество частей витража все-таки было корректно получено, поэтому с помощью интуиции и волшебства (помехоустойчивого кодирования), есть шанс восстановить недостающую в результате падения одной тележки часть посылки.
Как бы все было, не применяя OFDM? При традиционном подходе для наискорейшей передачи всей посылки мы также задействуем все доступные ресурсы, но будем транспортировать витраж целиком на всех 4 тележках (используем высокоскоростной метод модуляции, занимающий всю полосу канала). Допустим, на пути у нас также встречается одна преграда в виде камня. В результате одна из тележек наезжает на камень, витраж падает и разбивается вдребезги.
Алгоритма, по которому в данном случае распался на части наш витраж, мы не знаем, поэтому собрать по кусочкам заново мы его не можем. Итог: целый витраж не доехал до пункта приема (потерян немалый объем данных, здесь даже помехоустойчивое кодирование нас не спасет). Таким образом, можно сказать, что один из основных девизов OFDM: «не надо класть все яйца в одну корзину».
Структурные схемы приёмника и передатчика OFDM сигналов приведены на рис. 1 и 2.