مدولاسیون OFDM در متلب

پیاده سازی مدولاسیون OFDM در متلب

این مدولاسیون Orthogonal frequency division multiplexing   عملیات مالتی پلکسینگ را به صورت متعامد انجام می دهد. OFDM   نوعی مدولاسیون باند پایه است و برای ارسال آن باید از یکی از روش های nQAM, QPSK, DPSK استفاده کرد.

در سال ۱۹۹۸، OFDM   به عنوان استاندارد جدید   ۵Gh   (برای نرخ بیت   ۶mbps   تا   ۵۴mbps   ) انتخاب شد. این مدولاسیون سیستم های مخابرات چند رسانه ای(  (MMAC   پذیرفته شده است.درادامه مطلب اصول کلی مدولاتورهای ofdm بیان شده است.

OFDM سالهاست که در مخابرات بی سیم استفاده می شود و به علت انعطاف پذیری بسیار بالای آن در کانالهای با پراکندگی بالا و مقاومت در مورد خرابیهای خطی در کانال و قابلیت تشخیص و جبران سازی کانال، بسبار مورد علاقه است.

چند سالی است که استفاده از این مدولاسیون در مخابرات نوری مطرح شده که در پست قبلی به آن اشاره شد. از مزایای آن قابلیت میزان تحمل بالا به پراکندگی کروماتیک ( chromatic dispersion )  و پراکندگی پلاریزاسیون (Polarization mode dispersion) با افزایش سرعت است. از طرف دیگر در کنار این مدولاسیون، استفاده از تکنیک آشکاری سازی همبسته Coherent Detection می توان هم میزان حساسیت گیرنده را زیاد کرد و هم بتوان فاز سیگنال اپتیک را آشکار کرد و بتوان از فاز سیگنال اپتیک نیز برای انتقال دیتا استفاده کرد. همه ابن موارد کمک می کند که سرعت انبقال داده را بالاتر ببریم.

البته محدودیت OFDM حساسیت بالایی به اختلالات غیر خطی دارد که نیاز به مطالعه دقیق دارد که در حال حاضر تحقیقات وسیعی در این زمینه در حال انجام است.

OFDM درمدولاسیون (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) OFDM تعداد زیادی از این شکل موج های تولید شده در روش QAM با استفاده از Carrier هایی (موج های سینوسی با فرکانس بالا) در حوزه فرکانس، به نحوی کنار هم در فرکانس هایی (tone) چیده می شوند که با وجود تداخل فرکانسی آنها، به علت انتخاب مناسب فرکانس های Carrier, امکان جدا سازی آنها به طور کامل وجود دارد. OFDM یک روش مدولاسیون Multi carrier است .یعنی برای ارسال یک پیام از چند Carrier استفاده می شود. یکی از نقاط ضعف OFDM، نیاز به دقت بالای تطابق فرکانس و فاز درگیرنده و فرستنده است.یعنی گیرنده و فرستنده باید با دقت بالایی سنکرون باشند. در عمل، چندCarrier درOFDM برای اطلاعات کانال ( channel estimation) و چند بیت اضافه برای یافتن و تصحیح خطا اختصاص داده می شود و اصطلاحا به این روش COFDM ((Coded OFDM گفته می شود. OFDM هم اکنون بیشتر در تکنولوژی وایرلس Wireless مورد استفاد است. این مطلب را تنها با یک جستجو خواهید و بیشتر گویا در تکنولوژی های موبایل گونه کاربرد زیاد دارد . خصوصیت اصلی OFDM , مقاومت بالا در برابر multipath effect است .وقتی سیگنال ارسال می شود، به علت وجود موانعی مانند ساختمان ها , انعکاس موج از زمین, وسایل نقلیه و … موجی که به گیرنده می رسد حاصل ترکیب نمونه های تاخیر یافته سیگنال اصلی است و به این اثر multipath effect یا multipath fading گفته می شود. استفاده مناسب ازعرض باند کانال(spectral efficiency) و مقاومت در مقابل تداخل RF (RFinference) از دیگر مزیت های OFDM است. OFDM قابلیت استفاده چندین کاربر از یک محدوده عرض باند را نیزفراهم می کند (Multiple Access) بدین صورت که به هر کاربر یک سری Carrier (tone) مخصوص برای انتقال اطلاعاتش اختصاص داده می شود و کنترل این اختصاص Carrier (channel allocation) بر حسب تقاضای کابردها به عهده لایه MAC (Medium AccessControl) است و به دو صورت Static/Dynamic Channel Allocation می باشد. اگر فرکانس های Carrier (tone) ها اخصاص داده شده به یک کاربر در هر دوره زمانی عوض شود، در واقع اطلاعات کاربر در حوزه فرکانس توزیع می شود. در OFDM اطلاعات ارسالی به صورت موازی در آمده و در چند فرکانس مختلف با کاریرهای carrier متفاوت ارسال می گردد که فاصله این فرکانس ها طوری است که با یکدیگر تداخل نداشته باشند و در نتیجه بر هم عمود خواهند بود . OFDM اولین بار در سال ۱۹۶۰ مطرح شد ، اما به علت اینکه نیاز به پردازش زیادی داشت و پردازنده های آن زمان قابلیت پردازش با سرعت کافی را نداشتند ، عملا به کار گرفته نشد. امروزه با رشد پردازنده ها این تکنولوژی در برخی روش های خصوصی شبکه های بیسیم شهری در استاندارد های جدید شبکه محلی بی سیم ، ADSL و مخابرات با استفاده از شبکه قدرت PLC مورد استفاده قرار گرفته است. ایده اصلی OFDM از FDM گرفته شده است .

لینک مقاله اصلی:

https://ieeexplore.ieee.org/document/4785281