Что такое OFDM

OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing — «мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов») — технология цифровой модуляции с использованием большого количества близко расположенных ортогональных поднесущих. Суть: высокоскоростной поток данных разделяется на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передаётся на отдельной поднесущей. Все промодулированные несущие объединяются в один сложный OFDM-сигнал для передачи. Преимущества: способность противостоять сложным условиям в канале, например, бороться с затуханием в области ВЧ в длинных медных проводниках, узкополосными помехами и частотно-избирательным затуханием, вызванным многолучевым характером распространения; низкая символьная скорость делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет справляться с временным рассеянием и устранять межсимвольную интерференцию (МСИ). Недостатки: ограниченная спектральная эффективность при использовании относительно широкой полосы частот, невозможность манёвра частотой поднесущих для отстройки от сосредоточенных по спектру помех, чувствительность к доплеровскому смещению частоты, что снижает возможности реализации высокоскоростной связи с движущимися объектами. Принцип работы Основной поток данных разделяется на много потоков данных с более низкой скоростью передачи (мультиплексирование). Каждый из этих потоков модулирует отдельную поднесущую. Все промодулированные несущие объединяются в один сложный OFDM-сигнал для передачи. Ортогональность поднесущих позволяет на приёме выделить каждую из них из общего сигнала даже в случае частичного перекрытия их спектров. Виды Каждая из поднесущих модулируется независимо, например, с использованием модуляции вида BPSK (Binary Phase-Shift Keying — двухпозиционная фазовая манипуляция), QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying — квадратурная фазовая манипуляция) и их разновидностей или QAM (Quadrature Amplitude Modulation — квадратурная амплитудная модуляция). С изменением вида модуляции каждой из поднесущих появляется возможность адаптации к параметрам канала связи: при наличии помех скорость уменьшается, а при их отсутствии или снижении уровня, соответственно, увеличивается. Кроме того, некоторые из поднесущих можно отключать, если в этих частотных диапазонах имеются, например, импульсные помехи. Кодирование OFDM часто используется совместно с канальным кодированием (коррекцией ошибок). Некоторые методы канального кодирования в OFDM: Скремблирование — сложение передаваемых битов с элементами псевдослучайной последовательности, чтобы придать битовому потоку свойства псевдослучайной последовательности и снизить вероятность появления в нём длинных последовательностей нулей или единиц, а также периодических фрагментов. Помехоустойчивое кодирование — необходимо для нахождения и исправления одиночных ошибок. Перемежение — позволяет преобразовать групповые ошибки в одиночные, которые декодер легко исправляет. Дублирование конца каждого OFDM-символа в защитном интервале, предшествующем его передаче (циклический префикс) — это помогает защитить сигналы от возможных искажений в условиях многолучевого распространения. Применение Технология OFDM используется в различных системах связи, например: цифровое радиовещание (DAB); цифровое телевещание (DVB); цифровые абонентские линии (xDSL); беспроводные широкополосные системы радиодоступа (Wi-Fi, WiMAX и др.); системы спутниковой связи; системы сотовой связи (UMTS, SC-CDMA, MC-CDMA, LTE). Разновидность OFDM — COFDM (Coded OFDM), которая сочетает канальное кодирование и OFDM.