Implementazione OFDM in dettaglio

Un tipico trasmettitore OFDM è mostrato nella figura seguente. Per ridurre la quantità di hardware RF richiesto per OFDM, il processo di modulazione è suddiviso in due parti.

Una prima parte utilizza la trasformata di Fourier discreta inversa (IDFT) o una delle sue implementazioni più efficienti ma equivalenti nota come trasformata di Fourier veloce inversa per modulare tutte le sottoportanti OFDM nella banda base attorno alla frequenza centrale 0.

Nella seconda fase il segnale viene quindi modulato su frequenze più alte per la trasmissione via etere.

La sequenza di dati binari viene inserita nella distribuzione dei bit in cui ciascun bit è assegnato a una sottoportante. Questa funzione è altamente specifica per il sistema che utilizza OFDM.

In EUTRAN, ad esempio, lo scheduler ha una grande influenza su questo passaggio. Per ciascuna sottoportante un mappatore di modulazione prende un numero di bit dal flusso assegnato e li mappa su un singolo simbolo di dati con valori complessi.

Quanti bit verranno mappati in un periodo di simbolo dipende dallo schema di modulazione selezionato (ad esempio 1 bit di OOK, BPSK; 2 bit per QPSK, 4 bit per 16QAM e 6 bit per 64QAM).

Nota che ciascuna sottoportante può utilizzare contemporaneamente uno schema di modulazione diverso. Quindi i simboli di dati con valori complessi provenienti dai mappatori di modulazione vengono interpretati come segnale nel dominio della frequenza per un periodo di simbolo.

Vengono immessi nell’algoritmo IFFT che trasforma il vettore nel dominio della frequenza nella sequenza temporale corrispondente. Il numero di simboli temporali (anche complessi ovviamente) è tipicamente uguale al numero di portanti.

Si noti inoltre che alcune sottoportanti prima dell’inizio della fase IFFT potrebbero essere inserite senza il simbolo dei dati (le cosiddette sottoportanti virtuali). Solitamente vengono utilizzati come bande di guardia per proteggere dalle interferenze dei sistemi radio adiacenti.

La sequenza temporale dei campioni con valori complessi viene quindi portata al generatore di simboli OFDM, che inserisce il prefisso ciclico e, se richiesto, il suffisso ciclico.

Questo viene fatto semplicemente prendendo alcuni bit dalla fine del simbolo e posizionandoli come prefisso ciclico davanti al simbolo. Simile è il meccanismo per i suffissi ciclici. Questo passaggio equivale all’inserimento del prefisso e del suffisso ciclico per ciascuna sottoportante, ma richiede un numero inferiore di operazioni aritmetiche. Facoltativamente, un’unità di conversione può aumentare la frequenza di campionamento prima di passare al DAC. La conversione verso l’alto può essere utilizzata per ridurre la quantità di hardware richiesto per il filtro anti-aliasing dopo il DAC che traduce il segnale in una forma d’onda analogica in modo tale che i valori di campionamento digitale prima corrispondano alla tensione o alla corrente dopo.

Poiché un DAC genera un segnale che contiene nuovamente lo spettro originale in versioni speculari nelle bande più alte, è necessario un filtro passa basso (filtro anti-aliasing) per sopprimere lo spettro indesiderato. L’ultimo passo è modulare il segnale sulla portante radio.

Questo viene fatto utilizzando un classico modulatore I/Q in cui la parte reale dei campioni complessi va al coseno e la parte immaginaria dei campioni complessi va al seno della frequenza portante. Quindi abbiamo inviato il segnale a un filtro spettrale (per sopprimere le emissioni fuori banda) e all’amplificatore RF.

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