Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

QAM benötigt überhaupt keine Unterträger, es moduliert das Trägersignal mit der Trägerfrequenz. Sowohl die gleichphasige (I) als auch die Quadratur (Q)-Komponente in QAM werden mit der Trägerfrequenz moduliert, der einzige Unterschied besteht darin, dass der Träger Wellen zur Modulation verwendet werden$90^0$phasenverschoben dh der I-Anteil wird mit moduliert$\cos(2\pi f_ct)$während die Q-Komponente mit moduliert wird$\sin(2\pi f_ct)$, Wo$f_c$ist die Trägerfrequenz. Die Verwendung von QAM ändert also nicht die Anzahl der in einem OFDM-Schema verwendeten Unterträger. Und zur Verdeutlichung wird in einem M-QAM-Schema jedes Symbol dargestellt$\sqrt{M}$Bits muss ein Symbol nicht unbedingt 2 Bits darstellen.

Bei OFDM haben wir$n$verschiedene Unterträger, anstatt auf der Trägerfrequenz zu senden$f_c$Wir werden auf einer Reihe von Frequenzen senden$\{f_i\} \text{ where } i = 1,..,n$und wo alle Frequenzen drin sind$\{f_i\}$sind ganz in der Nähe$f_c$.Wenn wir also zum Beispiel 4 Unterträger verwenden und wir Ihren Bitstream von haben$0101110011110100$, würden wir zuerst den Bitstrom auf parallele Symbolströme abbilden$S_{\# 3} S_{\# 2} S_{\# 1} S_{\# 0}$und Sendesymbol$S_{\# 0}$bei$f_0$,$S_{\# 1}$bei$f_1$, ... usw. Da wir 4 Unterträger haben, werden alle 4 Symbole parallel übertragen.

Der Grund, warum OFDM verwirrend ist, liegt hauptsächlich darin, dass es nie vollständig dargestellt wird. Es gibt immer Lücken und Löcher in den Details. Bei Old-School-OFDM sehen Sie Details mehrerer orthogonaler Träger (z. B. eine Grundsinuskurve und Harmonische davon sind alle orthogonal), wobei jede orthogonale Trägeramplitude geändert werden kann (z. B. entweder die Amplitude gleich Null machen oder sie zu einer machen endlicher realer konstanter Wert - der sich mit der Zeit ändern kann - dies verwendet jeden Träger als binäre datentragende Komponente).

Und dann sehen Sie die Methode der neuen Schule von 'OFDM', die eine Folge von QAM-Vektoren (oder komplexen QAM-Zahlen) beinhaltet - eine Folge davon, wobei jede komplexe Zahl in dieser Folge ein QAM-Symbol ist. Diese Sequenz kann man sich lediglich als eine vorgetäuschte „Frequenzbereichssequenz“ vorstellen.

Das ist die Hauptsache. Wir stellen uns lediglich vor, dass unsere Daten mit einer erfundenen Sequenz im „Frequenzbereich“ beginnen. Es existiert zunächst nur auf dem Papier. Diese Folge komplexer Zahlen geht in eine IFFT-Verarbeitungseinheit. Im Grunde wird also eine IFFT auf diese Folge komplexer Zahlen angewendet. Dann wird zyklisches Präfixieren auf die IFFT-Sequenz angewendet (um später während der drahtlosen Übertragung mit Mehrwegeffekten fertig zu werden). Nachdem das zyklische Präfix angewendet wurde, ist die resultierende Sequenz länger als die ursprüngliche IFFT-Sequenz (weil das Anhängen eines zyklischen Präfix offensichtlich zu einer längeren Sequenz führt). An diesem Punkt ist es dann notwendig, über eine Möglichkeit nachzudenken, diese neue längere Sequenz (z. B. drahtlos) zu senden – wobei zu berücksichtigen ist, dass jeder „Wert“ dieser längeren Sequenz eine komplexe Zahl ist.

Jede komplexe Zahl hat einen Realteil und einen Imaginärteil. Hier können wir also diese komplexen Zahlen ausstempeln – eine Zahl nach der anderen. Die Austaktungsrate dieser gespeicherten komplexen Werte muss bekannt und genau sein, und diese Rate muss auch auf der Empfangsseite bekannt sein. Der Realteil jeder Zahl kann einen einzelnen sinusförmigen Rundfunkträger modulieren. Der Imaginärteil jeder Zahl kann eine um 90 Grad phasenverschobene Version desselben einzelnen Sinusträgers modulieren. Dies ist Quadraturmodulation. Diese Quadraturwellenformen können dann addiert (summiert) und dann (z. B. drahtlos) übertragen werden. Nun sagen Quellen, dass diese übertragene Wellenform „OFDM“ sein soll. Aber es ist wirklich nur Quadraturmodulation.

Und – auf der Empfangsseite wird dann eine Quadraturdemodulation durchgeführt, um die zwei (gleichphasigen und Quadratur-)Wellenformen zu erfassen, und dann müssen einige Verfahren ausgeführt werden, wie das Finden von Paaren von wiederholten Sequenzmustern, die in gesehen werden die eingehenden Wellenformen --- dies dient der Synchronisation und dem Beginn von Verfahren zur Kanalschätzung, gefolgt von der Datenwiederherstellung.

In Diskussionen über OFDM werden immer eine Reihe von Details ausgelassen. Ich habe nur einige Details erwähnt. Aber hoffentlich hilft es den Leuten, OFDM und auch die Unterschiede zwischen Old-School-Multi-Carrier-OFDM und der New-School-Methode (IFFT) näher zu kommen.

Eine zusätzliche Anmerkung ist - die klassische (alte Schule) Methode und die IFFT-Methode sind ziemlich unterschiedlich. Sie können verglichen werden - aber es sind zwei verschiedene Fischkessel.