Ortogonalne multipleksowanie z podziałem częstotliwości (OFDM) to szeroko stosowany schemat modulacji w systemach komunikacji bezprzewodowej ze względu na jego zdolność do łagodzenia skutków zakłóceń i zapewniania wydajnej transmisji danych w kanałach zanikających selektywnie pod względem częstotliwości. Zasady projektowania OFDM przyczyniają się do jego odporności na zakłócenia na kilka sposobów:
1.Ortogonalność podnośnych:
Separacja częstotliwości:
- OFDM dzieli dostępne widmo częstotliwości na wiele ortogonalnych podnośnych. Podnośne te są rozmieszczone w dokładnych odstępach, co zapewnia, że nie nakładają się na siebie w dziedzinie częstotliwości. Ortogonalność podnośnych zapobiega zakłóceniom między nimi, nawet w obecności sąsiednich kanałów.
Unikanie zakłóceń:
- Ortogonalne odstępy pomiędzy podnośnymi minimalizują możliwość zakłóceń pomiędzy sąsiednimi składowymi częstotliwości. Każda podnośna może być niezależnie modulowana i demodulowana bez wpływu na pozostałe, co pozwala na jednoczesną transmisję danych bez wzajemnych zakłóceń.
2.Interwały ochronne:
Prefiks cykliczny:
- OFDM zawiera przedział ochronny, często określany jako przedrostek cykliczny. Przedział ten składa się z kopii końcowej części symbolu OFDM i jest wstawiany przed każdym symbolem. Przedrostek cykliczny pomaga radzić sobie z efektami propagacji wielościeżkowej poprzez łagodzenie zakłóceń międzysymbolowych.
Eliminacja zakłóceń wielościeżkowych:
- Prefiks cykliczny pozwala odbiornikowi oddzielić opóźnione wersje przesyłanego sygnału spowodowane propagacją wielodrożną. Usuwając cykliczny prefiks w odbiorniku, OFDM skutecznie łagodzi zakłócenia wielościeżkowe, zapewniając, że opóźnione kopie sygnału nie zakłócają bieżącego symbolu.
3.Wrodzona odporność na zanikanie selektywne pod względem częstotliwości:
Dystrybucja danych na podnośnych:
- OFDM rozdziela przesyłane dane na wiele podnośnych. W obecności zanikania selektywnego częstotliwościowo, gdy różne częstotliwości doświadczają różnego stopnia tłumienia, różnorodność zapewniana przez wiele podnośnych zapewnia, że przynajmniej niektóre podnośne doświadczają korzystnych warunków kanałowych.
Korekcja kanałów:
- Systemy OFDM mogą implementować wyrównywanie w dziedzinie częstotliwości, aby kompensować zmiany warunków kanałowych na różnych podnośnych. To wyrównanie pomaga złagodzić skutki zaniku selektywnego częstotliwościowo, zwiększając niezawodność łącza komunikacyjnego.
4.Wrodzona odporność na zakłócenia wąskopasmowe:
Odrzucenie zakłóceń wąskopasmowych:
- Szerokopasmowy charakter OFDM zapewnia naturalną odporność na zakłócenia wąskopasmowe. Ponieważ zakłócenia wąskopasmowe wpływają tylko na ograniczoną część widma częstotliwości, OFDM może w dalszym ciągu przesyłać dane przez nienaruszone podnośne, utrzymując ogólną wydajność systemu.
Selektywna transmisja podnośna:
- W obecności zakłóceń wąskopasmowych na określonych podnośnych, OFDM może selektywnie przesyłać dane na niezakłóconych podnośnych, unikając podnośnych, na które wpływają zakłócenia. Ta zdolność adaptacji przyczynia się do odporności OFDM na różnego rodzaju zakłócenia.
5.Efektywne wykorzystanie widma:
Wydajność spektralna:
- OFDM optymalnie wykorzystuje dostępne widmo, rozmieszczając podnośne blisko bez powodowania zakłóceń. Efektywne wykorzystanie zasobów widma umożliwia wysoką szybkość transmisji danych i obsługuje wielu użytkowników jednocześnie bez znaczącego pogorszenia wydajności.
Ograniczanie zakłóceń ze strony innych użytkowników:
- Ortogonalna struktura podnośnych umożliwia różnym użytkownikom współdzielenie tego samego pasma częstotliwości bez wzajemnych zakłóceń. Dane każdego użytkownika są modulowane na podzbiorze ortogonalnych podnośnych, co zapewnia, że ich transmisje nie kolidują ze sobą.
6.Adaptacyjna modulacja i kodowanie:
Dynamiczna regulacja modulacji i kodowania:
- Systemy OFDM mogą dynamicznie dostosowywać schematy modulacji i kodowania dla każdej podnośnej. W obecności zakłóceń lub zmiennych warunków na kanale OFDM może się dostosować, stosując solidną modulację i kodowanie na podnośnych doświadczających trudnych warunków, jednocześnie stosując modulację wyższego rzędu na podnośnych o korzystnych warunkach kanałowych.
Odporność na zmieniające się warunki kanału:
- Możliwość dostosowania modulacji i kodowania dla każdej podnośnej zwiększa odporność systemów OFDM na zmieniające się warunki kanałowe i zakłócenia, zapewniając niezawodną komunikację w dynamicznych środowiskach.
Wniosek:
Podsumowując, brak zakłóceń w OFDM przypisuje się ortogonalności podnośnych, włączeniu przedziałów ochronnych, nieodłącznej odporności na selektywne częstotliwościowo zanikanie i zakłócenia wąskopasmowe, efektywnemu wykorzystaniu widma oraz adaptacyjnej modulacji i kodowaniu. Te zasady projektowania wspólnie przyczyniają się do skuteczności OFDM w łagodzeniu zakłóceń i zapewnianiu niezawodnej i wydajnej komunikacji w różnorodnych środowiskach bezprzewodowych.