Работая в начале 1990-х с первыми векторными анализаторами сигналов, я из первых рядов наблюдал выход на сцену цифровых схем модуляции. Цифровая модуляция была не нова, но с пришествием второго поколения сотовых стандартов, таких как GSM, NADC, CDMA/IS-95 и PDC, она стала использоваться массово.
Целое десятилетие продолжалось непрерывное внедрение инноваций: телевидение стало цифровым, затем третье поколение сотовых стандартов потребовало огромных затрат и умственных усилий.
Шли годы, я поражался обилию типов модуляции, транспортных схем и кажущемуся бесконечным числу их комбинаций и улучшений. Всё это требовало столь же постоянного потока новых решений для изучения, анализа, оптимизации и диагностики.
С некоторым недовольством я спрашивал своих коллег: “До каких же пор будет продолжаться эта постоянная раскрутка разных типов модуляции и транспортных схем”? И все отвечали примерно одинаково: “Ну, ещё какое-то время”.
Они были правы, но в конце десятилетия появилась новая важная тенденция. Одна транспортная схема вышла вперёд и доминировала всё последующее десятилетие и далее: мультиплексирование с ортогональным делением частот или OFDM. Сегодня эта технология применяется и в сотовой связи, и в некоторых стандартах спецсвязи, и совершенно неожиданно в счетчиках электроэнергии для передачи показаний по силовых сетям.
Некоторые физические особенности OFDM.
Ключ кроется в первом слове сокращения OFDM: главной особенностью этой схемы является ортогональность большого числа поднесущих. Являясь скорее транспортной схемой, а не типом модуляции, OFDM может использовать несколько разных модуляций и, как правило, одновременно. Ортогональность поднесущих иллюстрируется приведённым ниже рисунком.В связи с независимостью поднесущих, OFDM можно рассматривать как мультиплексирование или метод множественного доступа, чем-то напоминающий CDMA. Он не повышает теоретическую ёмкость канала, но позволяет системам работать ближе к их теоретической ёмкости в реальных условиях:
- Высокий уровень эксплуатационной
гибкости за
счёт управления распределением поднесущих, символов и схем кодирования
сигнала, что обеспечивает поддержку разных задач с различными требованиями
к скорости данных, задержкам, приоритету и многим другим аспектам.
- Множественный доступ (OFDMA) для одновременной поддержки
нескольких пользователей (радиостанций) за счёт гибкого и эффективного
распределения поднесущих.
- Высокая целостность символов и
данных за
счёт передачи их с относительно низкой символьной скоростью, смягчающей
эффект многолучевого распространения и снижающей влияние импульсных помех,
а также за счёт распределения потоков данных по нескольким поднесущим с
символьным кодированием и упреждающей коррекцией ошибок.
- Высокая скорость передачи данных за счёт одновременной передачи по
нескольким сотням и даже тысячам поднесущих с применением соответствующего
кодирования сигнала.
- Надёжная работа в условиях сильных
помех благодаря
структуре распределённого спектра и способности компенсировать потерю
некоторых групп поднесущих.
- Высокая эффективность использования
спектра за
счёт плотного расположения множества поднесущих и такого их распределения,
что они не влияют друг на друга и позволяют отдельно модулировать каждую
поднесущую.
- Высокая пространственная
эффективность
за счёт совместимости с методами пространственного мультиплексирования,
такими как передача с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO).
Дополнительную информацию об этой технологии можно найти в недавних ознакомительных рекомендациях по применению OFDM, а в будущих статьях я опишу некоторые особенности реализации и тестирования.
Комментариев нет:
Отправить комментарий