Wat is het verschil tussen CP OFDM en F OFDM?

verschil tussen CP-OFDM (Cyclic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing) en F-OFDM (Filter Bank Orthogonal Frequency Division Multiplexing) in detail. Dit zijn twee verschillende technieken die worden gebruikt in draadloze communicatiesystemen, elk met zijn eigen voor- en nadelen.

1. CP-OFDM (cyclisch voorvoegsel orthogonale frequentieverdelingsmultiplexing):

Inleiding: CP-OFDM is een veelgebruikt modulatie- en multiplexschema in draadloze communicatiesystemen, waaronder Wi-Fi en 4G/LTE. Het staat bekend om zijn eenvoud en robuustheid bij het omgaan met kanaalstoornissen, vooral in een frequentieselectieve fading-omgeving.

Sleuteleigenschappen:

Orthogonale subdragers: In CP-OFDM worden gegevens verdeeld in meerdere subdragers die orthogonaal ten opzichte van elkaar zijn. Deze orthogonaliteit helpt bij het verminderen van interferentie tussen subdraaggolven, waardoor efficiënte gegevensoverdracht mogelijk wordt.
Cyclisch voorvoegsel: Een van de onderscheidende kenmerken van CP-OFDM is het gebruik van een cyclisch voorvoegsel. Vóór elk OFDM-symbool (een gegevensblok dat op een specifiek tijdstip wordt verzonden), wordt een deel van het symbool gekopieerd en aan het einde toegevoegd. Dit cyclische voorvoegsel helpt bij het omgaan met de effecten van multipath-propagatie en vereenvoudigt het egalisatieproces van de ontvanger.
Bewakingsinterval: Het cyclische voorvoegsel fungeert in wezen als een bewakingsinterval dat intersymboolinterferentie (ISI) helpt voorkomen die wordt veroorzaakt door voortplanting van meerdere paden. ISI kan het ontvangen signaal vervormen door symbolen in de tijd te laten overlappen. Het bewakingsinterval biedt een bufferzone tussen symbolen, waardoor de ontvanger ze effectief kan scheiden.
Frequentiedomein-egalisatie: CP-OFDM maakt doorgaans gebruik van frequentiedomein-egalisatie, wat de egalisatieprocessen vereenvoudigt en geschikt maakt voor scenario’s met hoge mobiliteit.

Voordelen van CP-OFDM:

Robuustheid tegen multipath-fading: Het cyclische voorvoegsel helpt bij het verzachten van de effecten van multipath-fading, waardoor CP-OFDM geschikt is voor mobiele en draadloze omgevingen.
Lage complexiteit: De complexiteit van de ontvanger is relatief laag, omdat het cyclische voorvoegsel het egalisatieproces vereenvoudigt.
Compatibiliteit: CP-OFDM wordt algemeen toegepast in bestaande draadloze standaarden zoals Wi-Fi (802.11a/g/n/ac/ax) en LTE.

2. F-OFDM (Filterbank orthogonale frequentieverdeling multiplexing):

Inleiding: F-OFDM is een alternatief voor CP-OFDM dat de aandacht heeft getrokken vanwege zijn potentieel om de spectrale efficiëntie te verbeteren en enkele van de beperkingen van CP-OFDM aan te pakken, vooral in scenario’s met hoge interferentie en dynamische kanaalomstandigheden.

Sleuteleigenschappen:

Filterbanken: In plaats van een cyclisch voorvoegsel te gebruiken, gebruikt F-OFDM filterbanken bij zowel de zender als de ontvanger. Deze filterbanken zijn ontworpen om een betere spectrale insluiting van het verzonden signaal te bieden, waardoor emissies buiten de band worden verminderd.
Lage lekkage: F-OFDM heeft tot doel spectrale lekkage te minimaliseren, wat de verspreiding van signaalenergie naar aangrenzende frequentiebanden is. Dit maakt F-OFDM spectrumefficiënter, waardoor interferentie met aangrenzende kanalen wordt verminderd.
Flexibele subcarriertoewijzing: F-OFDM maakt flexibele subcarriertoewijzing mogelijk, wat betekent dat het adaptief subcarriers kan toewijzen aan verschillende gebruikers of diensten op basis van hun vereisten.
Betere prestatie van aangrenzende kanaalinterferentie (ACI): Vanwege de verbeterde spectrale insluiting kan F-OFDM betere prestaties bieden in scenario’s waarin interferentie van aangrenzende kanalen een probleem is.

Voordelen van F-OFDM:

Verbeterde spectrale efficiëntie: De verminderde spectrale lekkage van F-OFDM en de flexibele toewijzing van subdraaggolven maken het spectrum efficiënter vergeleken met CP-OFDM.
Verminderde interferentie: De spectrale insluiting van F-OFDM vermindert interferentie met aangrenzende kanalen, wat essentieel is in drukke frequentiebanden.
Aanpassingsvermogen: F-OFDM’s flexibele toewijzing van subdraaggolven zorgt voor een betere aanpassing aan dynamische kanaalomstandigheden en variërende servicevereisten.

Vergelijking:

Robuustheid tegen fading: CP-OFDM is over het algemeen robuuster tegen multipath-fading vanwege het cyclische voorvoegsel, waardoor het geschikt is voor mobiele en draadloze toepassingen. F-OFDM vereist mogelijk meer geavanceerde egalisatietechnieken in uitdagende fadingomstandigheden.
Spectrale efficiëntie: F-OFDM biedt een betere spectrale efficiëntie, waardoor het aantrekkelijk wordt voor scenario’s met een beperkt beschikbaar spectrum of waar het minimaliseren van interferentie van cruciaal belang is.
Complexiteit: CP-OFDM heeft een lagere complexiteit van de ontvanger, terwijl F-OFDM mogelijk complexere ontvangerontwerpen vereist vanwege de filterbanken.
Standaarden: CP-OFDM wordt al algemeen toegepast in bestaande standaarden zoals Wi-Fi en LTE, terwijl F-OFDM nog steeds een gebied van onderzoek en ontwikkeling is.

Samenvattend zijn CP-OFDM en F-OFDM twee verschillende benaderingen om efficiënte gegevensoverdracht in draadloze communicatiesystemen te bereiken. CP-OFDM is een gevestigde waarde en staat bekend om zijn robuustheid tegen vervaging, waardoor het geschikt is voor mobiele en draadloze toepassingen.

Aan de andere kant biedt F-OFDM verbeterde spectrale efficiëntie en verminderde interferentie, waardoor het aantrekkelijk wordt voor scenario’s met een beperkt spectrum of hoge interferentie. De keuze tussen deze twee technieken hangt af van de specifieke vereisten van het communicatiesysteem en de afwegingen tussen robuustheid, spectrale efficiëntie en complexiteit. Zowel CP-OFDM als F-OFDM blijven gebieden van actief onderzoek en ontwikkeling op het gebied van draadloze communicatie.