Технологія OFDM Технологія OFDM Цифровий звязок Підготував: Бойчук Назарій Андрійович, студент І курсу магістратури ФРЕКС, кафедра квантової радіофізики

Сучасні комунікаційні технології 2

Технології мультиплексування для провідних мереж: – рознесення у просторі; – рознесення у часі; для безпровідних мереж: – рознесення у часі; – рознесення по частоті. 3

Просторове розділення Технологія MIMO (multiple-input and multiple- output) 4

Частотне ущільнення FDM (Frequency Division Multiple) 5 Діаграма розподілу частотного ресурсу

Часове ущільнення TDM (Time Division Multiplexing) 6 Діаграма розподілу частотного ресурсу

Кодовий метод ущільнення CDMA (Code Division Multiple). 7 Діаграма розподілу частотного ресурсу Генерація сигналу CDMA

Чому OFDM? (CDMA & OFDM) 8 Переваги CDMA: – стійкість до багатопроменевого поширення; – низький рівень власних шумів; Переваги OFDM (крім попередньо згаданих): – суттєво вища стійкість до міжсимвольної інтерференції.

OFDM 9 Основи OFDM

Міжсимвольна інтерференція (МСІ) 10 Приклад багатопроменевого поширення

Міжсимвольна інтерференція 11 Критичний випадок впливу МСІ на сигнал

Міжсимвольна інтерференція 12 Глазкова діаграма початкового сигналу (приведено для BPSK- системи)

Міжсимвольна інтерференція 13 Сигнал зазнав впливу багатопроменевого поширення

Принцип формування глазкової діаграми 14 Побудова для трьохбітного символу

Ортогональні частотні канали Висока швидкість передачі; Подавлення МСІ; Щільне розташування каналів; Незалежність каналів. - умова ортогональності, T s – тривалість символу, f l, f k – частоти несучих сигналів. 15

Що ж таке OFDM? 16 Передача одного символуСпектр однієї несучої OFDM

Ортогональні вузькосмугові сигнали 17 Спектр кількох піднесучих OFDM

Формування спектру OFDM- сигналу 18 Загальний спектр OFDM-сигналу (близький до прямокутного)

Боротьба з МСІ за рахунок багаточастотної модуляції 19 Знизу – сигнал з однією несучою і короткими символами, зверху – більш тривалий символ багаточастотної системи

Боротьба з МСІ 20 Зверху – спектр сигналу з однією несучою сильно спотворений, знизу – вузькі спектри сигналів на окремих піднесучих слабо спотворені

Захисний часовий інтервал T g 21 Порушення ортогональності піднесучих різних променів

22 Циклічний префікс Захисний інтервал T g і циклічний префікс

Циклічний префікс 23 Принцип використання захисного часового інтервалу

Вплив циклічного префіксу 24 Еволюція спектру під впливом циклічного префіксу

Вплив багатопроменевого поширення на OFDM 25 Три промені, які надходять на телефон внаслідок багатопроменевого поширення

Вплив багатопроменевого поширення на OFDM 26 Стрибки відбуваються в моменти надходження другого, а потім третього сигналу

Реалізація доступу 27 Два канали, позначені зірочкою (1 абонент) та плюсиком (2 абонент) (бічні частини спектра обрізані)

Опорні сигнали 28 OFDM з опорними піднесучими

Опорні сигнали 29 Пілот-елементи в OFDM-сигналі

Структурна схема передавача 30 Структура передавача OFDM-сигналу

Схематична архітектура типового передавача 31 OFDM-передавач з QAM

Структурна схема приймача 32 Структура приймача OFDM-сигналу

Схематична архітектура типового приймача 33 OFDM-приймач QAM сигналу

Ефект частотного зсуву в OFDM 34 Спетр OFDM-символу з вибіркою точок трьох піднесучих (праворуч спостерігається неспівпадіння)

Переваги та недоліки OFDM +ефективні методи формування і прийому сигналу; +вишуканий спосіб боротьби з МСІ; +адаптація швидкості передачі; +простота реалізації системи; +використання в радіо- та ТВ-ефірі. –великий пікфактор; –вимога високої лінійності предавального тракту; –високий рівень енергоспоживання; –висока чутливість до зміщення частоти і флуктуацій фази сигналу, що приймається. 35

Область застосування OFDM Wireless IEEE a, g, j, n (WiFi) Wireless LANs IEEE a Ultra Wideband (UWB) Wireless PAN IEEE d, e (WiMAX), WiBro, and HiperMANWireless MANs IEEE Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) DVB (Digital Video Broadcast) terrestrial TV systems: DVB-T, DVB-H, T- DMB and ISDB-T DAB (Digital Audio Broadcast) systems: EUREKA 147, Digital RadioMondiale, HD Radio, T-DMB and ISDB-TSB Flash-OFDM cellular systems 3GPP UMTS & LTE (Long-Term Evolution), and 4G Wireline ADSL and VDSL broadband access via POTS copper wiring (DMT) MoCA(Multi-media over Coax Alliance) home networking PLC (Power Line Communication) 36

Список використаних джерел 1.Почему в WiMax и LTE используют OFDM [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 2.О технологиях мультиплексирования для технологий беспроводной связи [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 3.CDMA - Википедия[Електронний ресурс]. – Режим доступу: Уиппл Дэйв. Концепции ортогонального частотного разделения каналов (OFDM) / Электронные компоненты Передача сигналов ДЗЗ по технологии OFDM [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 6.Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учеб. пособие. – М.: Эко- Трендз, – 392 с.: ил. 7.OFDM технология цифровой модуляции в сетях WiMax и LTE [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 8.Алексей Игнатов. Методы измерения шума в цифровых схемах / Электронные компоненты

Список використаних джерел 9.L. Hanzo, C. H. Wong, M. S. Yee(auth.)-Adaptive Wireless Transceivers Turbo- Coded, Turbo-Equalized and Space-Time Coded TDMA, CDMA and OFDM Systems. -Wiley-IEEE Press (2002).- lSBN Лекции по МСИ. 11.Берлин А.Н. Цифровые сотовые системы связи. – М.: Эко-Трендз, – 296 с.: ил. 12.Беспроводные сети - как это работает [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 13.H. Rohling (auth.), Hermann Rohling (eds.)-OFDM Concepts for Future Communication Systems-Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2011).- ISBN OFDM – Wikipedia [Електронний ресурс]. – Режим доступу: Introduction to orthogonal frequency division multiplex presentation [Електронний ресурс]. – Режим доступу: n_multiplex.pdf 38