OFDM. Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Remo Pomposini

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1 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Remo Pomposini

2 tempo Modulazione a portante singola Modula le informazioni sulla portante tramite adattamento di frequenza, fase o ampiezza Alto bitrate minore tempo di simbolo o bit Maggiore sensibilità al rumore / segnale riflesso Maggiore è la banda maggiore sarà l interferenza dovuta ai segnali adiacenti Portante singola frequenza

3 tempo Multiportante - FDM N sottoportanti nello stesso canale Ritmo trasmissivo R i =R/N, con i=1,,n Pro Diversi schemi di modulazione sulle sottoportanti (PSK, QAM) Minore vulnerabilità da interferenza da canali adiacenti (compromette la singola portante) Maggiore immunità al rumore ed alle riflessioni (ogni singola sottoportante ha un rate minore periodo di simbolo è maggiore) Cons Sono necessari I tempi di guardia tra le sottoportanti minore rate trasmissivo del sistema frequenza Sottoportanti a banda stretta

4 Multiportante - OFDM Coefficente di ortogonalità f=n/t γ ij =0 ortogonali Le sottoportanti sono ortogonali tra loro Il segnale ricevuto viene ricostruito anche se le sottoportanti si sovrappongono Non occorrono i tempi di guardia Maggiore efficienza spettrale Due processi stocastici randomici incorrelati sono ortogonali

5 OFDM - schema Banco di oscillatori ortogonali tra loro In ricezione il segnale viene correlato con il set noto di sinusoidi TROPPO COMPLESSO con N elevato

6 DFT - IDFT DFT trasforma un segnale dal dominio del tempo a quello della frequenza Metodo per mappare dati su sottoportanti ortogonali IDFT (dal dominio della frequenza al dominio del tempo) Correla i dati in ingresso nel dominio del tempo con le sue funzioni base ortogonali (sinusoidi a diverse frequenze) equivale a mappare i dati in ingresso sulle funzioni base ortogonali

7 OFDM sistema trasmisivo

8 OFDM Combinazione di blocchi FFT e IFFT Equivalenti a DFT e IDFT ma più efficienti da implementare TX - IFFT: porta il segnale nel dominio del tempo N simboli con periodo T (N sottoportanti) Le funzioni base della IFFT sono sinusoidi a diverse frequenze ortogonali tra loro Ciascun simbolo in ingresso è complesso determina l ampiezza e la fase della sinusoide In uscita ho la somma delle N sinusoidi IFFT fornisce un modo semplice per modulare i dati su N sottoportanti ortogonali Gli N campioni in uscita formano il singolo simbolo OFDM di lunghezza pari a NT In ricezione il blocco FFT effettua l operazione duale poortando il segnale dal dominio del tempo al dominio della frequenza

9 Canale Radiomobile Cammini multipli Dispersione nel tempo della risposta impulsiva del canale ISI: crescente al crescere del symbol rate (<Ts) Tempo-variante Doppler, degradazione della stima della fase, maggiore con symbol rate bassi in quanto cresce Ts Rotazione della costellazione ricevuta rispetto a quella trasmessa Affetto da rumore

10 Interferenza intersimbolica (ISI) Allargamento del canale (delay spread) L c R/N simboli/secondo il periodo di simbolo è incrementato di N La lunghezza del simbolo OFDM diventa maggiore della larghezza temporale del canale ISI: distorsione dei primi Lc campioni del simbolo OFDM

11 Tempo di guardia Contiene la durata media della risposta impulsiva del canale E la parte del segnale maggiormente interferita dal simbolo precedente Non viene usata in demodulazione Ts Tu

12 Interferenza tra le portanti (ICI) Nasce a causa della perdita di ortogonalità tra i segnali sulle portanti, dovuta all ISI Transitorio iniziale in cui il segnale non è ancora sinusoidale Il tempo di guardia deve contenere un segnale Perdita di efficienza energetica

13 Prefisso ciclico Il tempo di guardia viene realizzato replicando Ng campioni finali della sequenza stessa L effetto del canale diventa una convoluzione circolare nel dominio della DFT diventa un prodotto In ricezione basta dividere ciascun simbolo in uscita dalla DFT per il corrispondente campione della risposta in frequenza del canale DFT ( y) DFT ( x) DFT ( h) DFT ( x) DFT ( y) DFT ( h)