OFDM технологиясы сымсыз байланыс хаттамаларында кеңінен қолданылады, мысалы IEEE 802.11a, 802.11g және 802.16 стандарттарында. Берілген технологияның негізгі артықшылығы: ол деректерді таратудың жоғары жылдамдығын іске асыруға мүмкіндік береді, жоғары спектралдық тиімділікке ие және сигналдардың көпсәулелік интерференциясы сияқты паразиттік құбылысты тиімді жоюға қадамдар жасайды. Сигналдардың көпсәулелік интерференциясы сигналдың көп реттік шағылысу нәтижесінде пайда болады, нәтижесінде бір сигнал қабылдағышқа әр түрлі жолдармен келіп түседі. Демек, қабылдау нүктесінде нәтижелеуші сигнал әр түрлі амплитудаларға ие және бір-біріне қатысты уақыт бойынша ығыстырылған көптеген сигналдардың интерференциясын көрсетеді. Көпсәулелік интерференция сигналдың кез-келген типіне тән, бірақ негативті түрде ол кең жолақты сигналдарға әсер етеді.
Көпсәулелік таратуды болдырмас үшін OFDM технологиясында таратылатын деректердің ағыны бір-біріне ортогоналды жиілікті ішкі арналардың көптігімен таралады және тарату параллельді түрде барлық ішкі арналарда жүргізіледі. Бұл кезде арналардың ортогоналдылығы дегеніміз – әр арнаның тасушы жиілігі бір-біріне ортогоналды. Жиіліктік ішкі арналар бір-бірінің бөліктерін жаба алатын болса да, тасушы сигналдардың ортогоналдылығы арналардың бір-бірінен жиіліктік тәуелділігіне кепілдік береді, яғни арна арасындағы интерференцияның жоқтығына кепілдік береді (сурет 1).
Сурет 1. Ортогоналды тасушылармен жиіліктік арналардың бір-бірін жабу мысалы
Таратушы құрылғыларда OFDM әдісін іске асыру үшін кері тез Фурье (IFFT) түрлену пайдаланылады. Ол N-арналарға мультиплексирленген сигналды алдын-ала уақыттық көрсетуден жиіліктік көрсетуге түрлендіреді (сурет 2).
Сурет 2. OFDM әдісін іске асыру
UWB MultiBand OFDM технологиясында үш жиілікті арналардың әрқайсысын ішкі арналарға бөлу үшін 128 жиілікті ішкі арналарға терезелі тез кері Фурье түрлену пайдаланылады. 128 жиілікті ішкі арналардың ішінен 100 ішкі арналар деректерді тарату үшін, 12 ішкі арналар сигналдың жиілігі мен фазасын келістіру үшін пайдаланылады, ал қалған арналар қолданыламайды [1].
UWB MultiBand OFDM технологиясының басқа ерекшелігі болып OFDM-символдарды үш жиілікті арналар (TFI-OFDM) бойынша уақыттық кезектестіру табылады, яғни бірінші символ OFDM-технологиясын пайдаланып, бірінші жиілікті арнада таратылады, екінші символ -үшіншіде, үшінші - екіншіде, төртінші – қайтадан біріншіде және т.б. Мұндай амал жиіліктік диапазонды біркелкі толықтыруға және сигналдың бұзылуына көпсәулелік интерференцияның әсерін азайтуға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, OFDM технологиясында көпсәулелік интерференциямен күресу үшін күзетші интервал (Guard Interval, GI) және циклдық префикс (Cycling Prefix) пайдаланылады.
Ұзақтығы 9,5 нс болатын күзетші интервал – бір жиілікті арнадан екінші арнаға ауысу үшін қажетті жеке OFDM-символдарға ілесу арасындағы уақыттық аралық.
Ұзақтығы 60,6 нс болатын циклдық префикс әр OFDM-символдың басына қосылады да, символдың аяқталуының циклдық қайталануы болып табылады. Циклдық префикстің бар болуы жеке символдар арасында уақыттық паузаларды жасайды, және егер күзетші интервалдың ұзақтығы сигналдың кешігуінің максималды уақытынан асса, онда символ аралық интерференция пайда болмайды (сурет 3).
Сурет 3. Циклдық префикс символ аралық интерференцияны болдырмайды
Циклдық префикс артық ақпарат болып табылады және осы мағынада таратудың пайдалы (ақпараттық) жылдамдығын төмендетеді, бірақ ол символ аралық интерференцияның пайда болуынан қорғайды. Көрсетілген артық ақпарат таратылатын символға таратқышта қосылады да, қабылдағыш символды қабылдау кезінде жойылады. Циклдық префиксті және күзетші интервалды ескерсек OFDM-символдың ұзақтығы 312,5 нс құрайды, ал үш символдардың ілесу периоды - 937,5 нс (сурет 4) [2].
Сурет 4. OFDM-символдардың уақыттық сипаттамалары
Физикалық деңгейде UWB MultiBand OFDM технологиясында деректерді тарату кезінде дәстүрлік скремблирлеу, орамдық кодтау, биттерді кезектестіру (Bit Interliving) және фазалық модуляция QPSK (сурет 5) пайдаланылады.
Сурет 5. OFDM таратқышы мен қабылдағышының архитектурасы
Сандық өңдеудің OFDM MIMO modem модулі қазіргі таңда 4G байланыс жүйелерінің барлық технологияларын, яғни: OFDM, MIMO, LDPC FEC пайдаланатын ең күрделі жасалымдардың бірі болып табылады.
Әдебиет:
- Бумагин А.В., Гондарь А.В., Иванов А.Н., Кондакова М.В., Стешенко В.Б. Синтез алгоритмов синхронизации OFDM-сигналов во временной области // Электросвязь. – 2007. - № 6. -С. 23-28
- Громаков Ю.А., Голяницкий И.А., Шевцов В.А. Оптимальная обработка радиосигналов большими системами. М.: Эко-Трендз, 2004. - 260 с.
