Receptoare OFDM - impactul asupra interferențelor inter-simbol și poziționarea ferestrei FFT

Sistemele digitale de broadcasting DVB-T şi T-DAB folosesc de obicei tehnica SFN (Single Frequency Network). În aceste reţele, tratarea interferenţei inter-simbol şi strategia de sincronizare a receptoarelor este un aspect crucial pentru network planning şi pentru a atinge acoperirea cu semnal dorită. Există două aspecte în acest sens:

• Mai întâi, performanţa receptorului este puternic dependentă de modul în care se poziţionează fereastra FFT relative la câteva semnale recepţionate care pot apărea într-un mediu cu propagare multi-cale sau într-un system SFN. Poziţia ferestrei FFT afectează comportamentul receptorului în ceea ce priveşte interferenţele inter-simbol ce pot apărea.

• În al doilea rand, modelarea comportamentului receptorului în simulările referotioare acoperirea cu semnal din reţea trebuie să fie în concordanţă cu cu strategiile de sincronizare şi tratarea interferenţelor inter-simbol în receptoare, pentru a oferi predicţii fiabile despre acoperirea cu semnal. În orice caz, strategiile de sincronizare ale fiecărui producător sunt sensibile din punct de vedere comercial şi nepublice. Astfel, predicţiile sunt făcute pe baza unor ipoteze simplificatoare.

1. Interferenţe inter-simbol

În OFDM, indormaţia este transportată cu ajutorul unui număr mare de purtătoare într-un un multiplex de frecvenţe. Fiecare purtătoare transportă doar o cantitate mică de informaţie, iar ratelede transfer mari sunt atinse prin utilizarea unui număr mare de purtătoare. Purtătoarele sunt modulate folosind tehnici precum modulaţia în fază sau modulaţia în amplitudine. Fiecare purtătoare are o fază şi o amplitudine constantă pe o perioada de timp, în timpul căreia o cantitate de informaţie se transmite. Această unitate se cheama simbol iar perioada de timp este durata simbolului. După acea perioadă, modulaţia se schimbă şi următorul simbol transportă următoarea porţiune din informaţie. Modularea şi demodularea sunt realizate prin intermediul transformatelor IFFT (Transformata Fourier Rapidă Inversă) şi respectiv FFT (Transformata Fourier Rapidă). Durata simbolului reprezintă inversul spaţierii dintre purtătoare (distanţa în spectru dintre două purtătoare consecutive), asigurând astfel ortogonalitate între purtătoare.

În general, semnalele care ajung la un receptor pe căi diferite au întârzieri de timp diferite, de unde rezultă în interferenţă intersimbol (ISI), o degradare la recepţie. Un sistem OFDM cu probabilitate de propagare pe mai multe căi permite combinare constructivă a acestor semnale. Acest lucru se obţine prin inserarea unui unui interval de gardă- o prelungire ciclică a duratei simbolului util a semnalului. Fereastra FFT, adică perioada de timp pentru demodularea OFDM, este apoi poziţionată în aşa fel, încât să apară o interferenţă inter-simbol minimă. Acest mecanism este descris în continuare.

Pentru demodularea semnalului, analizând doar o subpurtătoare, receptorul trebuie să evalueze simbolul în timpul duratei simbolului. Trei simboluri consecutive în timp, notate cu n-1, n şi n+1 şi poziţionarea ferstrei FFT în aşa fel încât simbolul n să fie evaluat de receptor, sunt prezentate în Fig.1. În exemplu nu este utilizat nicun interval de gardă şi fereastra FFT are aceeaşi durată ca şi simbolul.

Fig.1 Durata simbolului OFDM şi fereastra FFT (fără interval de gardă)

Într-un mediu în care câteva semnale utile sunt disponibile la receptor, lucrurile devin mai complexe. În mod obişnuit, semnalele ajung la receptor la intervale de timp diferite. Ceea ce,în absenţa intervalului de gardă, face sincronizarea corectă a tuturor acestor semnale imposibilă. O astfel de situaţie, cu două semnale,este reprezentată în Fig.2. Sincronizarea cu simbolul n a semnalului 1 conduce la o suprapunere a ferestrei FFT cu simbolul precedent n-1 a semnalului 2, cel întârziat. Cum acest simbol, n-1 transportă informaţie diferită faţă de simbolul n, suprapunerea acţionează ca şi interferenţă inter-simbol pentru evaluarea simbolului n.

A fost prezentat in cadrul Facultatii de Electronica si Telecomunicatii din Timisoara la proiectul de Circuite Fara Fir.