вательности сигналов. Например, для сигналов с OFDM для случая, когда огибающая сигналов, применяемых на каждой поднесущей частоте, имеет прямоугольный вид, форма энергетического спектра будет определяться выражением (1.15). При этом, поскольку скорость спада уровня внеполосных излучений у таких сигналов весьма низкая, полоса занимаемых частот оказывается достаточно большой.
1.3.4. Формирование сигналов с OFDM
Одним из преимуществ классических сигналов с OFDM является использование при их формировании и приеме методов дискретного преобразования Фурье. Это существенно упрощает практическую реализацию приемно-передающих трактов радиомодемов. При формировании сигналов
сOFDM цифровой поток информационных символов поступает на блок помехоустойчивого кодирования, с выхода которого канальные символы подаются на модулятор сигналов (рис. 1.16). Модулятор сигналов производит преобразование канальных символов двоичного алфавита в комплексные модуляционные символы в соответствии с выбранным законом манипуляции. Далее полученные символы поступают на преобразователь последовательного потока данных в параллельный. Формирование группового сигнала в цифровом виде осуществляется с помощью обратного (быстрого) дискретного преобразования Фурье; на этом же этапе осуществляется добавление в групповой сигнал пилотных поднесущих, которые используются для оценки параметров канала. Преобразование сигнала в аналоговую форму производится с помощью ЦАП.
Спектр дискретного сигнала является периодической функцией с периодом, равным частоте дискретизации Fs. Восстановление аналогового сигнала осуществляется с помощью ЦАП и фильтра нижних частот (ФНЧ)
сполосой пропускания ∆Fз. Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ должна быть плоской в области основного лепестка спектра сигнала с OFDM и быстро спадать вне основного лепестка, чтобы эффективно подавить копии спектра дискретного сигнала.
48
Информационные
символы
Кодер 
Модулятор
параллельный |
в данных потока |
последовательного |
Преобразователь
ОБПФ,
модуль
добавления 
пилотных 
поднесущих
последовательный |
в данных |
потока параллельного |
Преобразователь |
Выходной |
|
|
сигнал |
ЦАП |
ФНЧ |
|
fн
Рис. 1.16. Обобщенная структурная схема устройства формирования сигналов с OFDM
В реальных условиях аппаратура формирования сигналов с OFDM включает в себя блоки помехоустойчивого кодирования, перемежения, блоки тактовой и цикловой синхронизации, блоки введения защитного интервала и др.
Так, например, при построении аппаратуры формирования сигналов с
OFDM в стандарте IEEE 802.16е-2005 в режиме WirelessMAN, использу-
ются следующие параметры:
–количество точек ОБПФ N = 256;
–число используемых поднесущих частот 200 (192 информационных поднесущих и 8 поднесущих для пилот-сигналов);
–частота дискретизации Fs и длительности сигнала Т определяются из табл. 1.4.
Таблица 1.4
Параметры сигнала с OFDM в стандарте IEEE 802.16е-2005 для различных значений ∆Fз
∆Fз, МГц |
1,75 |
3,5 |
7 |
14 |
28 |
Fs, МГц |
2 |
4 |
8 |
16 |
32 |
T = N/ Fs, мкс |
128 |
64 |
32 |
16 |
8 |
49
1.3.5. Прием сигналов с OFDM
Основным блоком устройств приема сигналов с OFDM является цифровой блок дискретного (быстрого) преобразования Фурье. Применение БПФ существенно упрощает практическую реализацию приемных трактов радиомодемов. На рис. 1.17 приведена обобщенная структурная схема устройства приема сигналов с OFDM. На этой схеме входной сигнал поступает на смеситель, в котором осуществляется перенос спектра сигнала в основную полосу частот, далее сигнал подается на ФНЧ с полосой пропускания ∆Fз и преобразуется в цифровой вид с помощью АЦП. В цифровой части приемника выполняются процедуры тактовой и фазовой синхронизации, коррекции передаточной характеристики канала (эквалайзер), демодуляции и декодирования. В беспроводных системах передачи данных для реализации тактовой синхронизации применяется преамбула — сигнал с OFDM с полностью известными параметрами и хорошими автокорреляционными свойствами. Также на этапе тактовой синхронизации осуществляется коррекция возможного сдвига сигнала по частоте. Наличие блока удаления частотного сдвига обязательно, так как сигналы с OFDM чувствительны к ошибкам неортогональности, возникающими вследствие сдвига сигнала по частоте.
fн
|
|
|
|
|
|
Тактовая |
|
|
|
|
|
|
синхронизация |
ФНЧ |
|
|
АЦП |
|
|
Удаление |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
частотного |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
сдвига |
|
|
|
|
|
|
|
параллельный
в данных потока
последовательного
Преобразователь
БПФ
|
синхронизация |
фазовая и Эквалайзер |
|
|
|
|
|
Информационные |
|
|
|
|
|
Преобразователь |
||
символы |
Декодер |
|
|
Демодулятор |
|
|
параллельного |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
потока данных в |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
последовательный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.17. Обобщенная структурная схема устройства приема сигналов
сOFDM
Вприемнике, показанном на рис. 1.17, реализуется когерентный алгоритм приема сигналов с OFDM, который обеспечивается формированием внутри блока БПФ когерентных опорных колебаний на каждой поднесу-
50