روش مالتی پلکس OFDM

OFDMروش مالتی پلکس

بخش پنجم

Slide 1Autor:Seyed Mohammad Reza

Razavizadeh

2Autor:Seyed Mohammad Reza

Razavizadeh

OFDMجایگاه مدوالتور


Razavizadeh

(1مقدمه)

آنچه سبب توجه به شیوه های نوین مالتی پلکس گردید:

نرخ بیت بسیار باالی داده های مورد نظر برای انتقالبهبود استفاده از پهنای باند اثرات محدود کننده انتشار چند مسیره که توان ارسال

[Bهنگامی به حالت , کاهش میدهدISIنرخ بیت باال را بسبب باشد، که در چنین مواقعی max>>Sبحرانی میرسد که

اکوالیزیشن بسیار مشکل خواهد بود.


Razavizadeh

(2مقدمه)

به جای multi-carrierیک راه حل استفاده از شیوه چند کاریر است:single carrier تک کاریر

میباشد که ICI (Inter-channel Interference)اما اشکال این شیوه orthogonal Multi-Carrier با استفاده از کاریر های متعامد

Transmission (OFDM):این مشکل مرتفع می گردد


Razavizadeh

ارتوگونالیتی

قبال در حوزه زمان دیدیم توابع سینوس و کوسینوس ارتوگونال هستند، اگر در دایره مثلثاتی به این دو تابع نگاه کنیم، همواره

میچرخند. اگر به شکل آنها دو بردار عمود هستند که با سرعت (است دیگری از دامنه min)یا maxنیز نگاه کنیم هنگامیکه یکی

صفر برخوردار است.برای هر دو سیگنال نیز میتوان در حوزه فرکانس نیزتعامد را

قائل شویم:همانطور که میدانیم یک سیگنال سینوسی که در بازه زمانی

قرار دارد دارای طیف سینک شیفت یافته ایی (Tu,0)محدودیحول فرکانس سینوس میباشد و صفرهای این طیف بطور

تکرار میشوند حال اگر فرکانس دو Tu/1تناوبی، در فواصل پالس همزمان به فاصله از هم باشند این دو طیف متعامد

خواهند بود:

)()(2

*)(sin)(2cos)(

)()(2

*)(sin)(2cos)(

222

2222

111

1111

ffffA

T

fcfXtfA

T

ttx

ffffA

T

fcfXtfA

T

ttx

uu

uu

OFDMروش های مالتی پلکس دیجیتال-

Slide 6

Orthogonal Frequency Division Multiplexing که عبارت از DVB-Tبا توجه به دو ویژگی انتقال سیگنال به شیوه

)الف(حجم باالی داده و )ب( امکان وقوع فیدینگ گزینشی در دریافت پرتابل و موبایل، تنها شیوه ایی که قابلیت غلبه بر این

میباشد.OFDMمسایل را بطور ذاتی دارا بود ، شیوه ایی بنام را یک نگاشت اطالعات بصورت تغییرات فرکانس، مدوالسیوناگر

در واقع روشی مبتنی بر مالتی پلکسدامنه و یا فاز کاریر بدانیم، تسهیم پهنای باند بین چندین کانال دیتای مستقل از هم می باشد.

ترکیبی از هر دوی مدوالسیون و مالتی پلکس OFDMاما تکنیک میباشد، مالتی پلکس عموماe بر ایجاد رابطه بین سیگنالهای

مستقلی که توسط منابع مستقل تولید شده باشند اشاره دارند. تفاوتی که با مالتی پلکس دارد اینست که، سیگنالهای OFDMدر

مستقل از منابع مستقل تولید نشده و در واقع زیر مجموعه ائی از یک سیگنال اصلی و مادر می باشند.

بطور مفصل ارایه OFDMدر ادامه مراحل تولید سمبل های میگردد.

Autor:Seyed Mohammad Reza Razavizadeh


7

بر اساس اینکه از Rb( ابتدا دنباله بیت های ورودی با نرخ بیت 1 Parallel to(، طی فرآیند 16QAMچه مدوالسیونی استفاده شود)مثال

Serial به کدواژه هایی k بیتی دسته بندی شده و هر کدواژه درکانستلیشن مربوطه اش متناظر با یک کاریر با دامنه و فاز منحصر

بفرد خواهد بود.و 2k( در مرحله بعد این کدواژه ها به تعداد تعریف شده مدهای 2

و تعداد جایگاه مشخص Tu در یک بافر زمانی با طول زمانی 8kیا مد مربوطه، نگهداری میشوند.

7MHzمشخصات مربوط به کانال با پهنای باند

( بطور یکجا این اطالعات Tu(پس از پر شدن بافر فوق)زمان 3(Ii ,Qi) ها در جایگاههای فرکانسی معینی که ساب کانال هایOFDM

نامیده میشوند نگاشت میگردند، این عمل بطور نرم افزاری طی اجرا میگردد. IFFTآلگوریتمی بنام

OFDM(1)مراحل اجراء


8

Tuپس از این عملیات در حوزه زمان سیگنالی با زمان حضور

مینامیم.OFDMپدید می آید که آنرا سمبل پس از تولید OFDM( برای افزایش حفاظت زمانی سمبلهای 4

، باندازه ISIهر سمبل، با هدف تامین مصونیت زمانی در برابر گفته میشود و Guard Intervalمشخصی درنگ نموده که به آن

میباشد و با ∆ نمایش داده میشود. Tuمعموالe کسری از

OFDM(2)مراحل اجراء

را در نظر میگیریم ، در اینصورت در هر QAM-4مدوالسیون 1.TQAM 2که برابرTb میباشد، صرفنظر از اینکه سمبل چه باشد،یک

سیگنال داریم که با دو دامنه ولتاژی افقی و متمایز قابل تعریف است: (Quadrature)عمودی

Symbol=(Ii ,Qi)


مثال:

در مرحله بعد به جای تولید سریال 2. با فرکانس های QAMنمونه های

یکسان و در زمان های پشت سرهم، چهارنمونه پی در QوIابتدا اطالعات

پی را ذخیره و بطور یکجا چهار کاریر فرعی با چهار فرکانس مشخص و

دامنه و فاز متناظر با نمونه های ذخیره بهمراه دو کاریر پایلوت در QAMشده

ابتدا و انتهای کانال ارسال میکنیم. میباشد که IFFTاین عمل در واقع همان

نقطه میباشد.6 برابر IFFTاینجا نقاط خواهیم IFFTدر ادامه به تشریح فرآیند

پرداخت.با دو تکنیک در دو مرحله افزایش نتیجه:

راندمان پهنای باند محقق گردید.

00 225sin;225cos QI AA




Pilot#2

مثال)ادامه(:

Pilot#1

Pilot

(1,0)

1,0

(0,1)

0,1

(1,1)

1,1

(1,0)

1,0Pilot


Razavizadeh

یادآوری تبدیل فوریه سیگنالهای پیوسته

نگاشتی از زمان به حوزه فرکانس برای توابع)سیگنالهای پیوسته زمان )نا متناوب((تبدیل فوریه نامیده

میشود:Continuous Fourier Transform:

dfefHth

dtethfH

ift

ift

2

2

Analogue Fourier

Transform

بینهایت نمونه پیوسته زمان

بینهایت نمونه پیوسته فرکانس


Razavizadeh

(1تبدیل فوریه توابع مشهور )

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 50 100 150 200 2500

1

2

3

4

5

6

Gaussian

Gaussian


Razavizadeh

(2تبدیل فوریه توابع مشهور )

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-0.5

0

0.5

1

1.5

-100 -50 0 50 1000

1

2

3

4

5

6

Sinc function

Square wave


Razavizadeh

تبدیل فوریه سیگنالهای DFTگسسته)دیجیتال(

نگاشتی از زمان به حوزه فرکانس برای توابع)سیگنالهای گسسته زمان )نا متناوب((تبدیل فوریه نامیده

میشود:Discrete Fourier Transform:

1

0

2

1

0

2

1 N

n

Niknnk

N

k

Niknkn

eHN

h

ehH

Discrete Fourier Transform

N نمونه گسسته

زمانی

N نمونه گسسته فرکانسی

Serial Data

Stream

BPF

M-QAMEncoder

Serialto

ParallelConverter

BPF

BPF

BPF

)()()( njbnand

)0(a

)1( Na

)1( Nb

)0(b

tocos

tosin

tN 1sin

tN 1cos

بلوک دیاگرام یک سیستم فرستنده OFDM


بطور معادل میتوان عملکرد مدوالتورOFDM را بصورت زیر، معادل با ایجاد یک طیف مصنوعی در یک محدوده

متناظر دانست:Tuزمانی


Razavizadeh

FFT(1)تبدیل فوریه سریع تبدیلFFT الگوریتمی است عددی که نمونه های

را بر اساس نمونه های محدود زمانی DFTفرکانسی سیگنال )در یک زمان محدود که پنجره زمانی میگویند( با سرعت باالیی محاسبه میکند. قادرست طیف سیگنال را

در یک فضای گسسته بر اساس دقت مدنظر ما تخمین بزند.

در OFDMدر واقع این فرآیند سبب پدیدآمدن یک سمبل ، از روی تعداد معین زوج Tuحوزه زمان و در زمان معین

میگردد.QAM خروجی مدوالتور (I,Q)های خوانده نیز میشوند در مد IFFTاین تعداد معین که نقاط

2k8 وk:بترتیب زیر میباشند


Razavizadeh

FFT(2)تبدیل فوریه سریع

یک سیگنال سینوسی نمونه برداری شده با FFTنتایج با تعداد نقاط MATLAB به کمک 30s تا 0زمان حضور ارایه شده است.”N=64 & 128”نمونه برداری


18

OFDM(1)مالحظات طراحی


19



20



21



22


Output Data

BPF

M-QAMDemodulator

Parallelto

SerialConverter

BPF

BPF

BPF

)0(a

)1( Na

)1( Nb

)0(b

tocos

tosin

tN 1sin

tN 1cos

بلوک دیاگرام یک سیستم گیرنده OFDM


Trans-mitter

Trans-missionMulti-plexer

MSCMulti-plexer

OFDM

PacketMux

ChannelCoder

AudioEncoder

ChannelCoder

Service Information FIC

MultiplexInformation

DataServices

AudioServices

Radio Frequency

FIC: Fast Information ChannelMSC: Main Service ChannelOFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing

DABسیستم فرستنده رادیوی دیجیتال



Razavizadeh

استانداردهای و کاربردهای COFDM

روش مالتی پلکس OFDM

Documents

Transcript of روش مالتی پلکس OFDM