A técnica de transmissão OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Introdução Técnica de transmissão, e não modulação. Surgiu do conceito FDM (frequency division multiplexing). Trabalha com uma particular sobreposição de portadoras. Sua principal vantagem é trabalhar com uma segunda dimensão (domínio da freqüência), que melhora as condições do sinal recebido.

Definição O OFDM consiste na transmissão paralela de dados em diversas subportadoras superpostas com modulação QAM ou QPSK, sendo as taxas das subportadoras tão baixas quanto maior no número destas empregadas.

O sinal sinc (ft). Espectro de um sinal QAM. Freqüência normalizada ao valor 1/T

Espectro OFDM na freqüência Cinco sub-canais OFDM sobrepostos.

Espectro OFDM na freqüência O espaçamento entre subportadoras é propositalmente selecionado para que seus cruzamentos ocorram em “ 0 ”. Este espaçamento é de 1/T, onde T é o período de um símbolo QAM ou QPSK. Desta forma é possível acomodar sub-portadoras sobrepostas e recuperá-las posteriormente através de um correlator ou filtro casado.

Correlator Um correlator pode ser visto como:

Filtro casado O diagrama básico de um filtro casado é apresentado abaixo, onde s(t) é o sinal, n(t) o ruído, x(t) o sinal contaminado pelo ruído e h(t) a função impulso do filtro. Matematicamente temos: E a igualdade é válida:

Características É fortemente necessário que exista sincronismo entre as sub-portadoras, para que a ortogonalidade seja garantida (cruzamentos em “ 0 ”). A economia de banda em relação ao FDM tradicional chega a 50%.

Espectro OFDM no tempo No domínio do tempo, o espectro se assemelha a figura abaixo. A ortogonalidade das subportadoras é mantida, mas a diferença agora é no número de ciclos entre elas.

Transmissão OFDM Os símbolos QAM di são comumente chamados de sub-símbolos OFDM.

Recepção OFDM O sinal OFDM passa por um banco de Ns correlatores seguido de comparações com limiares de decisão adequados para a recuperação dos símbolos complexos.

Recepção OFDM Como na transmissão, a recepção também é analógica. Observando a equação do sinal complexo em banda básica, verificamos que equivale a uma IDFT (Transformada de Fourrier Discreta Inversa), formada pelos Ns símbolos QAM que compõe cada símbolo OFDM Daí o uso da FFT e IFFT na transmissão e recepção.

Processamento do Sinal 1 – Conversão série-paralelo dos dados iniciais, onde Ns palavras de k bits são armazenadas num buffer. 2 – Mapeamento dos Ns símbolos em Ns sub-símbolos di , que determinam os pontos da constelação de cada subportadora (segue tipo de modulação). 3 – É aplicado a IFFT e como resultado temos Ns amostras s(i) correspondentes a 1 símbolo OFDM. 4 – O intervalo de guarda é inserido e executada a conversão D/A.

Processamento do Sinal

Características do processamento Normalmente o númeno de Ns é um múltiplo de dois. Caso o número de subcanais não seja, são inseridos canais nulos para o preenchimento, e assim Ns fica sendo um múltiplo de dois. Isso por que a IFFT fica mais comum, baseando-se no algorítmo de Butterfly. Estas portadoras nula são conhecidas como inativas. Na recepção um esquema inverso é utilizado.

Características do processamento O OFDM admite o uso de uma modulação adicional. Geralmente é utilizada a modulação em fase e quadratura para sistemas sem fio. Estes sistemas utilizam sub-portadoras com sonstelações de poucos níveis, pois possuem maior eficiência de potência.

Características do processamento No caso de nenhum sistema de modulação adicional, é necessário gerar uma seqüência complexa di’ com o dobro do tamanho original di.

Características do processamento Na prática são acrescentados à seqüência original complexos dos seus elementos. A seqüência que sai do bloco ifft será sempre real.

Intervalo de Guarda Necessário no OFDM para eliminar a interferência entre símbolos. São inseridos entre os símbolos QAM. O tempo de símbolo OFDM será a soma do tempo de símbolo QAM mapeado e tempo de guarda. Ts = Tg + T

Intervalo de Guarda