Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM - PowerPoint PPT Presentation

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Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM

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Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM Djamel Sadok Agenda Os problemas Inter-Carrier Interference (ICI) Inter-Symbol Interference (ISI) A solu o: OFDM ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM


1
Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM
  • Djamel Sadok

2
Agenda
  • Os problemas
  • Inter-Carrier Interference (ICI)
  • Inter-Symbol Interference (ISI)
  • A solução OFDM
  • Definição
  • Teoria da Operação
  • Implementação
  • Referencias

3
Quem usa OFDM
  • HDTV European Digital Audio Broadcasting (DAB)
  • Wi-Max 802.16
  • Wireless regional networks (WRAN 802.22)
  • E outros.....

4
Problemas ICI
  • As portadoras são colocadas perto por motivos de
    eficiência do uso do espectro sem causar
    Inter-Carrier Interference (ICI)
  • Na pratica uma banda de guarda deve existir
  • Perda de recursos
  • Um filtro será usado para atenuar o sinal
    adjacente neste espaço de guarda

5
Os problemas ISI (1/2)
  • Para transmitir altas taxas de dados, símbolos
    com pouca duração devem ser usados
  • A duração do símbolo é o inverso da taxa banda
    básica (T 1/R), com o aumenta de R, T diminui

6
Os problemas ISI (2/2)
  • Num ambiente multi-percurso, uma duração curta de
    símbolos aumenta a probabilidade de interferência
    inter-símbolo (ISI)

7
A solução (1/2)
  • Multiplicação na divisão de freqüências ortogonal
    (OFDM)
  • Permite a sobre posição entre bandas das
    diferentes portadoras sem interferência
  • Oferece uma alta taxa de transmissão de dados com
    uma duração maior de símbolos

8
A solução (2/2)
  • OFDM pode ser vista como uma boa candidata para
    modulação em sistemas de banda larga e ambientes
    multi-percurso.
  • DSL
  • Wireless LAN
  • Digital Áudio Broadcasting
  • Digital Vídeo Broadcasting

9
OFDM (1/7)
  • OFDM é uma técnica de modulação aonde múltiplas
    portadoras de baixa taxa são combinadas para
    transmitir numa forma paralela ou compósita
    resultando em altas taxas de transmissão

10
OFDM (2/7)
  • Quando usando FDM, não existe relacionamento
    entre as freqüências no espectro
  • Desta maneira, portadoras FDM são colocadas uma
    junto da outra

11
OFDM (3/7)
  • Num sistema OFDM, cada portadora é uma sinusoid
    com freqüência igual a um múltiplo de uma
    freqüência base sinusoid fundamental
  • Esta condição permite a ortogonalidade

12
OFDM (4/7)
  • Os dados são multiplexados em múltiplos canais
    usados para modular cada portadora

13
OFDM (5/7)
  • A técnica de modulação pode variar muito
  • Exemplos incluem PSK e QAM
  • Finalmente, as portadoras são adicionadas para
    gerar um sinal a ser transmitido

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OFDM (6/7)
  • OFDM pode reduzir interferência inter símbolo
    como mostra o seguinte exemplo
  • Usando 100 canais, um stream de 1 Mbps pode ser
    convertido em 100 steams de 10 kbps
  • criação de streams mais lentos e paralelos a
    banda do sinal modulado é efetivamente diminuída
    por 100
  • De maneira equivalente, a sua duração é aumentada
    por 100

15
OFDM (7/7)
  • O efeito do delay sread no multi-percurso é
    diminuído porque apresenta uma proporção menor da
    duração do símbolo ? ISI é reduzido
  • Uma boa seleção dos parâmetros numero de
    portadoras, seu espaçamento pode reduzir ou até
    eliminar o ISI
  • Estes parâmetros podem ser ajustados on-the-fly
    (cognitive radios)

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Evolução das pesquisas
  • OFDM é Discrete Multitone (DMT) em redes fixas
  • Paper do Chang nos 60s Synthesis of bandlimited
    signals for multichannel transmission
  • Resultado do paper do Satzberg concentrar na
    redução do X-talk entre canais paralelos ao invés
    de melhorar cada um
  • Wenstein e Ebert (1971) uso de canais de guarda
    para eliminar ISI e ICI e o uso de DFT
  • Peled e Ruiz (1980) uso de prefixo ciclico

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CP prefixo cíclico
  • Peled e Ruiz preenchem o espaco de guarda com
    parte final do símbolo OFDM
  • Transmissor e receptor são sincronizados

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Sistema banda básica OFDM
19
Transmissor
20
Canal e Receptor
21
Canais OFDM
22
Modelos teóricos de sistemas sem fio
  • Modelos de esmaecimento Fading
  • Raleigh NLOS, sem refletores, valor esperado 0
  • Rician valor esperado não zero
  • Power-delay e doppler frequncy

23
Ambientes DL e UL
24
Ambiente DMT, atenuação,
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Implementação (1/3)
  • Processamento digital de sinais viabiliza OFDM
  • Múltiplas portadoras podem ser implementadas
    usando um banco de moduladores paralelos ? não é
    eficiente
  • Pode ser feito no domínio digital com o uso
    eficiente de DSP.

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Implementação (2/3)
  • ASIC
  • Menor, rápida, pouco consumo de energia
  • Porem sem flexibilidade
  • Micro-controladores ou DSP
  • Altamente programáveis
  • Relativamente lentos, precisam de periféricos
    adicionais

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Implementação (3/3)
  • FPGA
  • Combinam as vantagens e limitações de varias
    soluções
  • Pode ser programado por uma estação radio base
    com novas funcionalidades
  • Embora um pouco mais caro, apresenta a melhor
    solução

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Referencias
  • International Engineering Consortium OFDM
    Tutorial
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing
    (OFDM) Tutorial and Analysis
  • Tutorial 22 - Orthogonal Frequency Division
    Multiplex (OFDM, DMT)
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