A multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) é um esquema de modulação amplamente utilizado em sistemas de comunicação sem fio devido à sua capacidade de mitigar os efeitos da interferência e fornecer transmissão de dados eficiente em canais de desvanecimento seletivos de frequência. Os princípios de design do OFDM contribuem para a sua resistência contra interferências de diversas maneiras:
1. Ortogonalidade das Subportadoras:
Separação de frequência:
- OFDM divide o espectro de frequência disponível em múltiplas subportadoras ortogonais. Essas subportadoras são espaçadas em intervalos precisos, garantindo que não se sobreponham no domínio da frequência. A ortogonalidade das subportadoras evita interferência entre elas, mesmo na presença de canais adjacentes.
Evitar interferências:
- O espaçamento ortogonal entre subportadoras minimiza a possibilidade de interferência entre componentes de frequência adjacentes. Cada subportadora pode ser modulada e demodulada independentemente sem afetar as outras, permitindo a transmissão simultânea de dados sem interferência mútua.
2. Intervalos de guarda:
Prefixo cíclico:
- OFDM incorpora um intervalo de guarda, muitas vezes referido como prefixo cíclico. Este intervalo consiste em cópias da parte final do símbolo OFDM e é inserido antes de cada símbolo. O prefixo cíclico ajuda a lidar com efeitos de propagação multipercurso, mitigando a interferência entre símbolos.
Mitigação de interferência de múltiplos caminhos:
- O prefixo cíclico permite ao receptor separar versões atrasadas do sinal transmitido causadas pela propagação de múltiplos caminhos. Ao remover o prefixo cíclico no receptor, o OFDM mitiga efetivamente a interferência de múltiplos caminhos, garantindo que as cópias atrasadas do sinal não interfiram no símbolo atual.
3. Resistência inerente ao desvanecimento seletivo de frequência:
Distribuição de dados entre subportadoras:
- OFDM distribui os dados transmitidos por múltiplas subportadoras. Na presença de desvanecimento seletivo de frequência, onde diferentes frequências experimentam vários graus de atenuação, a diversidade fornecida pela multiplicidade de subportadoras garante que pelo menos algumas subportadoras experimentem condições de canal favoráveis.
Equalização de canais:
- Os sistemas OFDM podem implementar equalização no domínio da frequência para compensar variações nas condições do canal em diferentes subportadoras. Essa equalização ajuda a mitigar os efeitos do desvanecimento seletivo de frequência, aumentando a robustez do link de comunicação.
4. Resistência inerente à interferência de banda estreita:
Rejeição de interferência de banda estreita:
- A natureza de banda larga do OFDM oferece resistência inerente à interferência de banda estreita. Como a interferência de banda estreita afeta apenas uma parte limitada do espectro de frequência, o OFDM pode continuar a transmitir dados pelas subportadoras não afetadas, mantendo o desempenho geral do sistema.
Transmissão seletiva de subportadora:
- Na presença de interferência de banda estreita em subportadoras específicas, o OFDM pode transmitir dados seletivamente nas subportadoras não afetadas, evitando as afetadas pela interferência. Esta adaptabilidade contribui para a resiliência do OFDM face a vários tipos de interferência.
5. Utilização eficiente do espectro:
Eficiência espectral:
- OFDM utiliza de forma otimizada o espectro disponível, espaçando as subportadoras estreitamente sem causar interferência. Esse uso eficiente dos recursos do espectro permite altas taxas de dados e oferece suporte a vários usuários simultaneamente, sem degradação significativa no desempenho.
Mitigação de interferência de outros usuários:
- A estrutura de subportadora ortogonal permite que diferentes usuários compartilhem a mesma banda de frequência sem interferência mútua. Os dados de cada usuário são modulados em um subconjunto de subportadoras ortogonais, garantindo que suas transmissões não interfiram entre si.
6. Modulação Adaptativa e Codificação:
Ajuste dinâmico de modulação e codificação:
- Os sistemas OFDM podem ajustar dinamicamente os esquemas de modulação e codificação por subportadora. Na presença de interferência ou condições variáveis de canal, o OFDM pode se adaptar usando modulação e codificação robustas em subportadoras que enfrentam condições desafiadoras, enquanto emprega modulação de ordem superior em subportadoras com condições de canal favoráveis.
Robustez para mudanças nas condições do canal:
- A capacidade de adaptar modulação e codificação por subportadora aumenta a robustez dos sistemas OFDM às mudanças nas condições e interferências do canal, garantindo comunicação confiável em ambientes dinâmicos.
Conclusão:
Em conclusão, a ausência de interferência no OFDM é atribuída à ortogonalidade das subportadoras, à inclusão de intervalos de guarda, à resistência inerente ao desvanecimento seletivo de frequência e à interferência de banda estreita, à utilização eficiente do espectro e à modulação e codificação adaptativa. Esses princípios de design contribuem coletivamente para a eficácia do OFDM na mitigação de interferências e no fornecimento de comunicação confiável e eficiente em diversos ambientes sem fio.