Espaciado de subportadoras OFDM:
La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) es una técnica de modulación clave ampliamente utilizada en los sistemas de comunicación inalámbricos modernos, incluidos Wi-Fi, LTE y 5G. OFDM se basa en dividir el espectro de frecuencia disponible en múltiples subportadoras, y el espacio entre estas subportadoras es un parámetro crítico que influye en el rendimiento del sistema. Exploremos en detalle el espaciado de las subportadoras OFDM, su importancia y consideraciones en varios estándares de comunicación:
1. Conceptos básicos de OFDM:
OFDM es un esquema de modulación multiportadora que divide la banda de frecuencia general en múltiples subportadoras, cada una de las cuales transporta una parte de los datos. Estas subportadoras son ortogonales entre sí, lo que significa que están diseñadas para ser inmunes a la interferencia entre subportadoras adyacentes.
2. Espaciado de subportadoras en OFDM:
El espaciado entre subportadoras OFDM, a menudo denominado Δf (delta f), determina la diferencia de frecuencia entre subportadoras consecutivas. La elección del espaciado de subportadora es un parámetro de diseño crucial en los sistemas OFDM y varía según los diferentes estándares de comunicación.
3. Espaciado de subportadora IEEE 802.11 (Wi-Fi):
En los sistemas Wi-Fi que siguen los estándares IEEE 802.11, como 802.11a, 802.11g y 802.11n, el espaciado de subportadora está estandarizado. Por ejemplo, en 802.11a y 802.11g, el espaciado de subportadora es de 312,5 kHz, mientras que 802.11n introdujo un espaciado de subportadora variable, permitiendo 312,5 kHz o 156,25 kHz.
4. Espaciado de subportadora LTE:
En Long-Term Evolution (LTE), que es un estándar de comunicación inalámbrica 4G, el espacio entre subportadoras se fija en 15 kHz. Este espaciado fijo se elige para lograr un equilibrio entre eficiencia espectral, facilidad de implementación y compatibilidad con los sistemas existentes.
5. Espaciado de subportadoras 5G NR:
Con la llegada de 5G, New Radio (NR) introduce más flexibilidad en el espaciado de subportadoras. El estándar 5G NR admite múltiples numerologías, cada una con su espaciado de subportadora específico. La numerología incluye parámetros como el espaciado de subportadoras, la duración de las ranuras y la duración de los símbolos. Los espacios entre subportadoras comunes en 5G NR incluyen 15 kHz, 30 kHz, 60 kHz, 120 kHz y 240 kHz, lo que proporciona adaptabilidad para diversos casos de uso.
6. Factores que influyen en el espaciado de subportadoras:
6.1. Requisitos de tarifa de datos:
- La velocidad de datos requerida a menudo influye en la elección del espaciado de subportadora. Un espaciado más pequeño permite más subportadoras dentro del ancho de banda disponible, lo que potencialmente admite velocidades de datos más altas.
6.2. Spread de retraso:
- La dispersión del retardo del canal, que representa la diferencia de tiempo entre la llegada de la primera y la última copia de una señal, puede afectar el espaciado de las subportadoras. En entornos con una dispersión de retardo significativa, puede ser preferible un mayor espacio entre subportadoras.
6.3. Condiciones del canal:
- Las características del canal inalámbrico, incluido el desvanecimiento por trayectos múltiples y el desvanecimiento selectivo en frecuencia, influyen en la elección del espaciado de subportadora. Se puede emplear un espaciado adaptable de subportadora para abordar las diferentes condiciones del canal.
6.4. Tamaño FFT:
- El tamaño de la Transformada Rápida de Fourier (FFT) utilizada en el sistema OFDM está interconectado con el espaciado de subportadoras. Los tamaños de FFT más grandes pueden acomodar más subportadoras, lo que afecta el rendimiento general del sistema.
7. Impacto en el diseño del sistema:
7.1. Eficiencia espectral:
- Un espaciamiento más pequeño entre subportadoras puede contribuir a una mayor eficiencia espectral, lo que permite un uso más eficiente del espectro de frecuencia disponible.
7.2. Robustez para retrasar la propagación:
- Un mayor espaciado entre subportadoras puede mejorar la solidez del sistema para retrasar la propagación, haciéndolo adecuado para entornos con condiciones de propagación desafiantes.
7.3. Compatibilidad y Convivencia:
- La compatibilidad con los estándares existentes y la coexistencia con otros sistemas son consideraciones críticas a la hora de determinar el espaciado de las subportadoras. La armonización entre estándares garantiza un funcionamiento fluido en bandas de frecuencia compartidas.
8. Evolución y consideraciones futuras:
A medida que las tecnologías de comunicación inalámbrica continúan evolucionando, los estándares futuros pueden introducir mayores avances en el espaciamiento de subportadoras OFDM. Estos avances podrían verse impulsados por la necesidad de velocidades de datos más altas, una eficiencia espectral mejorada y un soporte mejorado para diversos casos de uso.
9. Conclusión:
En conclusión, el espaciado de las subportadoras OFDM es un parámetro fundamental en los sistemas de comunicación inalámbrica que utilizan modulación OFDM. La elección del espaciado de subportadora está influenciada por factores como los requisitos de velocidad de datos, las condiciones del canal y las consideraciones de diseño del sistema. En diferentes estándares, como Wi-Fi, LTE y 5G NR, el espacio entre subportadoras varía para satisfacer las demandas específicas de cada tecnología y los diversos casos de uso que pretenden abordar. La flexibilidad en el espaciado de las subportadoras es una característica clave de 5G NR, que permite la adaptabilidad a una amplia gama de escenarios de implementación.