Ricevitore OFDM e come funziona per LTE?

Il ricevitore è, come in ogni altro sistema radio, la parte più complicata. Nei sistemi radio e ovviamente anche nell’OFDM ci sono due punti speciali a cui un ricevitore deve prestare attenzione: la sincronizzazione di tempo/fase e di frequenza. Entrambi sono cruciali per le prestazioni del ricevitore. Un ricevitore riceve l’ingresso dall’antenna (o dalle antenne) e dall’amplificatore a basso rumore collegato.

Un passa banda sopprime i segnali fuori dallo spettro. Il demodulatore riconverte il segnale nella banda base e con ciò recupera il segnale dati a valori complessi. A questo punto abbiamo la rappresentazione del segnale nel dominio del tempo. Il segnale temporale viene ora inviato al “Derotatore” che applica a ciascun campione temporale un offset di fase per compensare le derive di frequenza e gli offset di fase globali. Un’unità speciale nel ricevitore è responsabile di determinare e tracciare le derive di frequenza e fase e di calcolare il valore di correzione associato per ciascun campione.

Questo è un compito piuttosto critico, poiché gli errori commessi qui si applicano come rumore aggiuntivo (intrinseco del ricevitore) a tutti i simboli di dati. L’unità di sincronizzazione di frequenza e tempo utilizza tipicamente come ingresso l’autocorrelazione della sequenza temporale di ingresso (in particolare il prefisso ciclico) e il simbolo di riferimento (o pilota) intercalato con i dati in posizioni predefinite. Il segnale corretto viene ora immesso nella trasformata veloce di Fourier (FFT) che implementa un algoritmo veloce ed efficiente per la trasformata discreta di Fourier per riportare il segnale nella rappresentazione nel dominio della frequenza.

In altre parole la FFT decodifica i simboli di dati con valori complessi per ciascuna sottoportante. Naturalmente prima di applicare la FFT è necessario rimuovere il prefisso ciclico. I simboli dei dati della sottoportante recuperati non sono ancora utili, poiché potrebbero esserci ancora distorsioni dovute agli sfasamenti e alla propagazione del canale (propagazione multi-percorso) su di esso. Pertanto il passo successivo è correggere i dati in base alla risposta del canale nota.

La stima del canale utilizza i segnali pilota e di riferimento intercalati con i dati normali in posizioni predefinite per stimare e correggere in modo permanente le informazioni sullo stato del canale. Una cosa bella della rappresentazione nel dominio della frequenza è che una distorsione derivante dalla propagazione del canale e l’offset temporale sono semplici fattori di correzione del primo ordine per ciascuna sottoportante, quindi qui non è richiesto alcun filtraggio complesso.

Dopo aver corretto i nostri simboli di dati per ciascuna sottoportante, può avvenire la demappatura dei simboli. Qui recuperiamo la sequenza di bit originale come bit decisi o come bit decisi soft. (I bit morbidi presentano alcuni vantaggi nell’ulteriore elaborazione, in particolare nella decodifica del canale.)

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