Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal

Camilo A. LondoñoDepartamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

GEST – LISI

Bogotá, 3 de Sep, 2004

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AgendaCaracteristicas del CanalMPC y DelayISIPropagación FDMImplementación FDMEspectro FDMOrtogonalidadSímbolo OFDMTiempo de GuardaPrefijos CiclícosImplementación de OFDMEstructura del código MATLABResultados – SimulacionesFuturos Trabajos

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Características del Canal

El problema de la propagaciónmultitrayectoCanal extremadamente variantetanto en el tiempo como en la frecuenciaDispersión.Delay Spread-

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MPC y Delay

Delay Spread se puedemedir desde el primer pulso hasta el último con cierta potencia (memoriadel canal)

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Interferencia Intersímbolo ISI

En la transmisión en un canal un el mismo símbolo llega después del otro.Mientras una parte de la onda es creciente la otra es decreciente.Si el periodo del símbolo es menor a la propagación del delay (memoria del canal) resultara ISI.Así que a mayor periodo de la señal menor ISI

ISI

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La idea de la propagación en multiportadoras.

El concepto básico aquí es transmitir los datos serie en diferentes portadoras pasando de serie a paraleloAsí se incrementa el periodo de los símbolos A través de FDM

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La implementación de FDM

fc1

fc2+Fuente

fcn

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Espectro de FDM

…

fc1 fc2 fcn

Ineficiencia

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Ortogonalidad

Las subpordoras se pueden traslaparLos picos de lassubportadoras anulaslas siguientes.Si estos picos no se anulan o la onda no está en Ortogonalidadaparece ICI InterferenciaInterportadora

Espectro OFDM

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Símbolo OFDM

Suportadoras de diferentes frecuenciasLa información puedeir modulada en PSK o QAM.Es necesario un número de ciclosenteros paramantener la ortogonalidad(1/T espaciados)

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Tiempo de guarda

En el eje del tiempo se introduce un tiempo de guarda para evitar ISI aumentando el periodo del simbolo OFDMComo se mencionó antes se necesitamantener la ortogonalidad de los tiemposde guardaAsí que IFFT mantiene las señales en ortogonalidad.Prefijos ciclicos mantienen lascondiciones.

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Prefijos Ciclicos

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Implementación de OFDM

Modulación y Demodulación por IDFT/DFT.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛== ∑∑

−

Tt

TtDeDkX nn

nT

tj

n

n ωωω

sincos)(

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DFTN puntos.

.Dominio de la FrecuenciaX(k).

Dominio TiempX(n)(Real).

X(0TS)X(1TS)X(2TS)X(3TS)X(4TS)X(5TS)X(6TS)

X(7TS)

X(0/(TS*N))X(1/(TS*N))X(2/(TS*N))X(3/(TS*N))X(4/(TS*N))X(-3/(TS*N))X(-2/(TS*N))X(-1/(TS*N))

1

345678

2

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Los símbolos son transmitidos en diferentes frecuencia.

A1+jB1 A2+jB2 A3+jB3

F2Fo F1 Frecuencia.

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Parte real Símbolos OFDM

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Parte imaginaria Símbolos OFDM

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Aplicaciones

Digital Video Broadcasting (DVB)ADSLWLAN- Hiperlan 2Servicios de transmisión de datosInalámbricos, Telefonía Móvil.

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Resumiendo

Una memoria grande de canal limita la velocidad de transmisión de símbolo debido a la ISI. Frecuencia es directamente proporcional a BER en un canal con memoria

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OFDM – Ortogonal Frecuency-Division Multiplexing, aparece como una solución para no incrementar la frecuencia de la portadora, sino utilizar un conjunto de N subportadoras.

Cada subportadora busca tener una longitud de símbolo mayor a la memoria del canal !!!

La frecuencia primaria se divide en cada subportadora que ahora transmite símbolos más largos a alta velocidad permitiendo aumentar el desempeño del sistema.

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Espectro de OFDMOFDM permite traslapar las subportadoras.

OFDM optimiza el espectro permitiendo más canales en un ancho de banda que el método tradicional, de filtraje pasa banda.

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Estructura del Código

Serie/ ParaleloGeneración de datos

QPSK

RESHAPE(X,M,N) returns the M-by-N matrix whose elements are taken column wise from X.

Modulación Banda Base <Construida>RAND Uniformly

distributed random numbers.

Fuente: MATLAB

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Estructura del código (cont..)

Inserción del Intervalo de Guarda

IFFT Canal

Prefijo Cíclico <Construida>

AWGN RANDN-MATLAB

<Construida>

IFFT MATLABN-Puntos

Fuente: MATLAB

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Estructura del código (cont..)

FFT

Remoción del Intervalo de Guarda

QPSK

Dem

FFT – MATLABN-Puntos

demodulación Banda Base <Construida>

Remoción del prefijo Cíclico<construida>

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Estructura del codigo (cont..)

BERP/S

Tasa de Error de Bit

RESHAPE(X,M,N) returns the M-by-N matrix whose elements are taken column wise from X.

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Resultados de las simulaciones

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Continuación del trabajo

Hacer las simulaciones para canales MPC – variantes en el tiempoUtilizar OFDM en una comunicación con antenas adaptivas SIMO.Comenzar a simular un canal estocástico.