La multiplexación por división de frecuencia no ortogonal ( N-OFDM ) es un método de codificación de datos digitales en múltiples frecuencias portadoras con intervalos no ortogonales entre la frecuencia de las subportadoras. [1] [2] [3] Las señales N-OFDM se pueden utilizar en sistemas de comunicación y radar .
Sistema de subportadoras
La señal N-OFDM equivalente de paso bajo se expresa como: [3] [2]
dónde son los símbolos de datos, es el número de subportadoras, y es el tiempo del símbolo N-OFDM . El espaciado de la subportadora por los hace no ortogonales en cada período de símbolo.
Historia
La historia de la teoría de señales N-OFDM se inició en 1992 a partir de la Patente de la Federación de Rusia No. 2054684. [1] En esta patente, Vadym Slyusar propuso el primer método de procesamiento óptimo para señales N-OFDM después de la Transformada Rápida de Fourier (FFT) .
En este sentido, es necesario decir que W. Kozek y AF Molisch escribieron en 1998 sobre las señales N-OFDM con que "no es posible recuperar la información de la señal recibida, incluso en el caso de un canal ideal". [4]
En 2001, V. Slyusar propuso la modulación digital de frecuencia no ortogonal (N-OFDM) como una alternativa de OFDM para sistemas de comunicaciones. [5]
La próxima publicación sobre este método tiene prioridad en julio de 2002 [2] antes del documento de la conferencia sobre SEFDM de I. Darwazeh y MRD Rodrigues (septiembre de 2003). [6]
Ventajas de N-OFDM
A pesar de la mayor complejidad de demodular señales N-OFDM en comparación con OFDM , la transición a una disposición de frecuencia de subportadora no ortogonal proporciona varias ventajas:
- mayor eficiencia espectral, que permite reducir la banda de frecuencia ocupada por la señal y mejorar la compatibilidad electromagnética de muchos terminales;
- desafinación adaptativa de la interferencia concentrada en frecuencia cambiando las frecuencias nominales de las subportadoras; [7]
- la capacidad de tener en cuenta los cambios de frecuencia Doppler de las subportadoras cuando se trabaja con abonados que se mueven a altas velocidades;
- reducción del factor de pico de la mezcla de señales multifrecuencia.
Modelo de sistema idealizado
Esta sección describe un modelo de sistema N-OFDM idealizado simple adecuado para un canal AWGN invariante en el tiempo [8]
Transmisor de señales N-OFDM
Una señal de portadora N-OFDM es la suma de un número de subportadoras no ortogonales, con datos de banda base en cada subportadora que se modulan de forma independiente comúnmente utilizando algún tipo de modulación de amplitud en cuadratura (QAM) o modulación por desplazamiento de fase (PSK). Esta señal de banda base compuesta se usa típicamente para modular una portadora de RF principal .
es un flujo en serie de dígitos binarios. Mediante la multiplexación inversa , primero se demultiplexan enflujos paralelos, y cada uno se asigna a un flujo de símbolos (posiblemente complejo) utilizando alguna constelación de modulación ( QAM , PSK , etc.). Tenga en cuenta que las constelaciones pueden ser diferentes, por lo que algunas transmisiones pueden tener una tasa de bits más alta que otras.
Se calcula un procesador de señal digital (DSP) en cada conjunto de símbolos, lo que proporciona un conjunto de muestras complejas en el dominio del tiempo. A continuación, estas muestras se mezclan en cuadratura con la banda de paso de la forma estándar. Los componentes reales e imaginarios se convierten primero al dominio analógico utilizando convertidores de digital a analógico (DAC); las señales analógicas se utilizan para modular las ondas coseno y sinusoidal en la frecuencia portadora ,, respectivamente. Estas señales luego se suman para dar la señal de transmisión,.
Demodulación
Receptor
El receptor capta la señal , que luego se mezcla en cuadratura hasta la banda base utilizando ondas cosenoides y sinusoidales a la frecuencia portadora . Esto también crea señales centradas en, por lo que se utilizan filtros de paso bajo para rechazarlos. A continuación, las señales de banda base se muestrean y digitalizan utilizando convertidores de analógico a digital (ADC), y se utiliza una FFT directa para volver a convertir al dominio de frecuencia.
Esto vuelve corrientes paralelas, que se utilizan en el detector de símbolos apropiado .
Demodulación después de FFT
El primer método de procesamiento óptimo para señales N-OFDM después de FFT fue propuesto en 1992 [1]
Demodulación sin FFT
Demodulación mediante el uso de muestras ADC
El método de procesamiento óptimo para señales N-OFDM sin FFT fue propuesto en octubre de 2003. [3] [9] En este caso se pueden utilizar muestras ADC .
Demodulación después de la transformada discreta de Hartley
N-OFDM + MIMO
La combinación de tecnología N-OFDM y MIMO es similar a OFDM. Para la construcción del sistema MIMO se puede utilizar un conjunto de antenas digitales como transmisor y receptor de señales N-OFDM.
OFDM rápido
En 2002 se propuso el método Fast-OFDM [10] [11] [12] . [13]
FBMC
FBMC es la modulación de múltiples portadoras de banco de filtros. [14] [15] [16] Como ejemplo de FBMC se puede considerar Wavelet N-OFDM.
Wavelet N-OFDM
N-OFDM se ha convertido en una técnica para las comunicaciones por línea eléctrica (PLC). En esta área de investigación, se introduce una transformada wavelet para reemplazar la DFT como método para crear frecuencias no ortogonales. Esto se debe a las ventajas que ofrecen las wavelets, que son particularmente útiles en líneas eléctricas ruidosas. [17]
Para crear la señal del emisor, la ondícula N-OFDM utiliza un banco de síntesis que consta de un -transmultiplexor de banda seguido de la función de transformación
En el lado del receptor, se utiliza un banco de análisis para volver a demodular la señal. Este banco contiene una transformación inversa
seguido de otro -transmultiplexor de banda. La relación entre ambas funciones de transformación es
FDM espectralmente eficiente (SEFDM)
N-OFDM es un método espectralmente eficiente. [6] [18] Todos los métodos SEFDM son similares a N-OFDM . [6] [19] [20] [21] [22] [23] [24]
GFDM
GFDM es multiplexación por división de frecuencia generalizada.
Ver también
- OFDM
- COFDM
Referencias
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