OFDM модулация

OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) – е модулация, която позволява на едновременно предаване на много потоци данни на ортогонални (взаимно перпендикулярни) носещи честоти. Разпределението на предаването на потока с висок битрейт на голям брой по-бавни потоци позволява на работа на системата в каналите, в рамките на които може да се появи многолъчево разпространяване, но поради ниската скорост на предаване, то не е от значение. В момента, когато сигналът се разпространява по различни пътища, пристига до приемника в различни интервали от време, което води до забавяне на един сигнал в сравнение с другия. Закъсненията причинени от многолъчевото разпространяване могат да доведат до това че, символът изпратен по по-дългия път „изтича” към друг символ, водейки до междусимволни смущения (междусимволна интерференция).

OFDM модулацията предотвратява този проблем. Предаваните данни са делени на подносещи, всяка от които пренася една част от информацията. Благодарение на това скоростта на предаване на данни за дадена подносеща е ниска, което значително намалява интерферентните смущения (предизвикани от многолъчевото разпространяване). Използването на множество подносещи води до това, че само малко количество от данните може да бъде недостоверно. Благодарение на специални техники за откриване на грешки, то може да бъде поправено (напр. чрез повторно предаване).

Най-често използваните подносещи в рамките на OFDM модулацията се фазова модулация (PSK), и амплитудно-фазова модулация (QAM).

Един от ключовите параметри при имплементирането на OFDM техниката е широчината на честотния канал. Тя се отразява на броя на подносещи, които могат да бъдат използвани за OFDM модулацията. Така например LTE техниката дефинира няколко ширини на честотните канали: от 1.4 MHz до 20 MHz. Разбира се, колкото по-широка честотна лента на канала, толкова по-голям е неговия капацитет. Каналът с широчина 1,4 MHz се дели на 72 подносещи, а каналът с широчина 20 MHz на 1200 подносещи. Помежду всяка подносеща има интервал от 15 kHz. С цел да се гарантира, че подносещите са взаимно перпендикулярни (ортогонални), продължителността на символа трябва да бъде 66,7 µs. Всяка подносеща може да пренася данни със скорост 15 ks/s (килосимволи в секунда). За честотна лента 20 MHz скоростта на символите е 19 Ms/s. Използвайки 64QAM кодиране, всеки символ е пренасян от 6 бита, което в резултат дава скорост на предаване на данните 108 Mb/s.

Трябва да се обърне внимание, че по-слабите техники за модулация (QPSK) не изискват високо S/N съотношение (разстоянието на сигнал / шум), но не са в състояние бързо да изпращат данни. По-високите скорости могат да бъдат постигнати само тогава, когато съотношението S/N е високо.

Недостатъкът на OFDM модулацията е необходимостта от прецизна настройка на носещата честота на предаването и честотата на локалния осцилатор. Недостатъчната настройка предизвиква прослушване между каналите и увеличаване на броя на грешките.

OFDM модулацията се използва в широколентовите цифрови системи, напр.: