2 Técnica de Transmissão OFDM

Transcrição

1 5 2 écca ramão OFD Na ára lcomucaçõ, ova aplcaçõ ão urgo como, por xmplo, o volvmo a ramão rrr V com moulação gal, o qu ca um gra compromo r a axa b ramo a largura baa. Para o aua ma mulmía, a axa b varam algu bp para voz, aé 2 bp, para HDV Hgh Dfo lvo, a lvão ala fção. Ao frar a quão, o prmro poo qu urg é como ramr uma gra quaa b/ o ar garao- a quala o rvço, o é, qu moulação porá ar, a mlhor mara, o compromo coraóro axa b largura baa. O amb propagação rrr é vro vo à xêca mua oa rfla, ou ja, um amb propagação mulprcuro, o qu provoca vacmo lvo o al ramo, além ouro fo. Uma olução pora r a ulzação écca qualzação o rcpor; o ao, xm fcula práca rlacoaa à mara oprar a qualzação m mpo ral a axa a orm bp ulzao- um harwar compaco baxo cuo. Um caao promor qu lma a ca complxo qualzaor é o OFD, uma écca moulação qu ulza múlpla poraora [4]. Aplcaçõ o po Wrl LAN, qu ulzam axa ramão 2bp aé b para a r ala vloca, oura aplcaçõ mora, qu xgm axa caa vz maor, ofrm vram com o fo o vacmo lvo. A olução ulzaa plo ma ramão ral racoa, qu ulzam uma mpl poraora, é o uo qualzação para combar a rfrêca r ímbolo ISI, cauaa plo palhamo raro o caal, po graação comum m caa propagação mulprcuro. Erao, quao maor a axa ramão jaa, maor rá a ISI maor rá a complxa maor úmro ap o qualzaor. Am uma forma ma fc qualzação ou uma ova écca ramão v r bucaa. Um ma ramão baao a moulação

2 2. écca ramão OFD 6 mulporaora, ambém chamao ma ramão parallo ou mulplxao, urg ão como uma alrava para alvar o problma o ma ral, qu ulza moulação com poraora mpl. A moulação mulporaora quara úlmo cao rá aalaa m alh a gur, com o propóo r como la cogu mur o problma a moulação com poraora mpl mcoao. Uma vaagm a écca ramão paralla ou mulporaora, obr a ramão ral, alvz a prcpal, é a rução a bla o ma ao palhamo raro o caal, porao, à rfrêca r ímbolo. Ao vr o al raa com uma ala axa ramão, R, m a R com uma baxa axa, qu ão ramo por ubporaora, caa um ovo a rá agora xprmar um vacmo aproxmaam plao m frqüêca, ao coráro o al baa larga orgal, qu ofr o fo vro o vacmo lvo o caal ráo móvl. Aalao ob ouro poo va, para o ma parallo, o rvalo ímbolo é aumao um faor ruzo, porao, a bla ao palhamo raro o caal à rfrêca r ímbolo aocao [5]. A écca ramão OFD co a ramão paralla ao m ubporaora orogoa [4], [5], [6], [7]. Em caa ubporaora é rama uma qüêca pulo moulao galm moulação A-P, com um valor ruzo para a axa ramão ímbolo. Prmram, é corao o cao o uma qüêca b é uaa para moular um ma ramão gal úca poraora. Para ímbolo uração, o al ramão c é ao pla gu xprão: c j2πfc R m 2- o f c rpra a frqüêca a poraora para ramão m ráo frqüêca RF, m rpra a volóra complxa com rlação a frqüêca f c o rmo R oa a par ral o rmo r parê.

3 2. écca ramão OFD 7 A volóra complxa c,po r rpraa pla gu quação: m g 2-2 o +, rpra o poo a colação o quma A jb moulação A-P ramo o -émo rvalo alzação g oa o pulo formaaor o al a ramão. Com o uo pulo formaaor Nyqu, a largura faxa quval ruío ocupaa plo ma ramão úca poraora B é aa por: B A largura faxa ocupaa por caa uma a ubporaora OFD B ub é fa como: B Bub 2-4 Am a axa ímbolo caa ubporaora OFD é ruza por um faor gual a, o úmro ubporaora o ma OFD. Io mplca m um aumo a uração o pulo ramo por caa ubporaora. So am, o valor B ofm, fo como a uração o ímbolo a largura faxa um ma ramão OFD, rpcvam, ão ao por: 2-5 B B B 2-6 ofm ub

4 2. écca ramão OFD 8 Am o valor a baa ocupaa por um ma OFD, ao m 2-6, é gual ao valor obo para um ma ramão úca poraora, ao m 2-4. Erao, por mprgar uma ramão paralla ao m ubporaora orogoa ra, a écca ramão OFD ora o ma ramão ma robuo ao fo a lva m frqüêca, vo qu há um aumo rvalo uração o pulo ramo m caa ubporaora. O uo pulo maor príoo ora o ma ma mu ao fo palhamo raro o caal caa propagação mulprcuro. O po caal propagação rão alhao o próxmo capíulo. A écca OFD cou uma volução a écca FD Frqucy Dvo ulplxg, a qual ulza baa guara para parar o pcro o a caa ubporaora o al ramão. Io rula m príco faxa frqüêca, fao amívl o ma ramão aua. Para coorar problma, a écca OFD ulza- a obrpoção pcral ubporaora, com paçamo m frqüêca ao por Δ f. O rmo rpra o rvalo uração um ímbolo OFD. No qu caa ímbolo OFD é formao por um cojuo ubímbolo um quma moulação A-P, ambo uração. Vrfca- qu o uo a obrpoção pcral gara um mlhor aprovamo a largura faxa frqüêca aa ao ma. Apar havr obrpoção pcral, o pcro o a caa ubporaora ão mamacam orogoa r, o qu prm a moulação o fx ímbolo rcbo, a coção cromo poraora rlógo a rcpção. O paçamo r ubporaora é rmao forma qu caa ubporaora ja alocaa a poção o ulo pcra a ma, prrvao a coção orogoala o omío a frqüêca. Para ao, o pulo ulzao a ramão para caa ubporaora vm r ragular com o, acoro com a propra a raformaa Fourr, o pcro m caa um o ubcaa rá a forma uma cf craa a frqüêca a

5 2. écca ramão OFD 9 ubporaora corrpo aqul ubcaal. O zro a cf ocorrm a âca o é um ro, a frqüêca a ubporaora, al forma qu, a ubporaora form paçaa ão havrá uprpoção pcro a frqüêca cra o a formação ará coa. Da forma rmo a orogoala a ubporaora a formação porá r oalm rcupraa com uma moulação/qualzação o omío a frquêca. Na Fgura 2. mo o pcro frqüêca um al OFD m baa báca morao a uprpoção r a c caa ubporaora para compor o pcro oal: Fgura 2. Orogoala o omío a frqüêca. Por ouro lao, a orogoala o omío o mpo corr o fao qu caa ubporaora pou xaam um úmro ro cclo ro um rvalo uração um ímbolo OFD. Prrvaa a coção orogoala obrva- qu, o omío o mpo, ua ubporaora quaqur o al ramão OFD m baa báca frm xaam um úmro ro cclo, como po r obrvao a Fgura 2.2.

6 2. écca ramão OFD 2 Fgura 2.2 Orogoala o omío o mpo 2. ramão Rcpção o al OFD O a caa uma a ubporaora o ma OFD pom r xpro a gu forma: R j2π f + fc,, [, ] [, ],, 2,..., com f + f o rmo complxo rpram o mapamo o ímbolo a colação o quma moulação mprgao a ubporaora orm. O al po r xpro como:

7 2. écca ramão OFD 2 j2π j2πfc R, 2-8 Para caa rvalo uração, o al ramão OFD, rprao por ofm, é formao pla combação o a moulao a ubporaora o ma. Para o, um cojuo ub-ímbolo é ulzao para formar caa ímbolo OFD, o qu caa ub-ímbolo moula apa uma a ubporaora o ma. S g oa a xprão o pulo formaaor, fo como um pulo ragular uáro com uração, o al ofm ua volóra complxa m rlação à frqüêca f c, ão ao por: ofm R g j2π j2πf c, 2-9 g j2π, 2- A rcpção o al OFD po r mplmaa, baao- a orogoala a ubporaora, por mo uma ruura corrlaor ou flro caao, coform lurao a Fgura 2.3: r +.. b o. r + o. r + b Fgura 2.3 Equval baa báca o quma gral rcpor ómo ulzao corrlaor projção a ba

8 2. écca ramão OFD 22 Para a ruura, a volóra complxa o al a rcpção rprao por r, é formaa pla oma a volóra complxa o al ramão OFD com a volóra complxa o ruío o rcpor. No rcpor, o al r é corrlacoao com fuçõ ba o po: b f j +, 2 θ π,, 2,..., - 2- Noao-, a parr a Fgura 2.3, qu r rpra a aía o -émo corrlaor m-: r j f j f j j f j π θ π θ π π θ π + 2 j j r π θ 2-2 So a fuçõ b orogoa: b b,, * 2-3 como a parcla o omaóro m 2-3 ão ula pra obm-: r -jθ Na coção cromo poraora θ rlógo, a aía o - émo corrlaor corrpo ao ímbolo mapao a colação o quma A-P a -éma ubporaora, acrco uma parcla vo ao ruío. Ea aía é camhaa a um rcpor míma âca. Como pomo oar pla Fgura 2.3, uma mplmação paralla é oalm vávl a práca, já qu ram cáro baco oclaor

9 2. écca ramão OFD 23 flro aalógco, o úmro ubporaora qu jufcam a colha a écca OFD couma r a orm a ca ou mlhar. Na écaa 7, o coco moulação mulporaora m qu baa OFD já hava o cobro uao, couo, ão havo cologa aqula época qu prm a ua mplmação, a éa fcou apa m carár órco. A parr a gua ma a écaa 8, com o avaço a mcrolrôca o urgmo o DSP, urgram ão o prmro proópo ma com moulação OFD, ulzao mplmaçõ baaa m FF Fa Fourr raform [7], [8] como rá vo a próxma ção. 2.2 Gração cção o a por mo IDF/DF A aboragm mamáca o al OFD a ramão rcpção rca a raformaa cra Fourr DF [5], [7], [9], [] vo ao uo um úmro fo ubporaora. Cor o quval paa-baxa um ímbolo OFD, ao m 2-, rpo aqu por covêca: j2π, 2-5 o rpra o úmro ubporaora, é o rvalo uração o ímbolo OFD o rmo oam o ub-ímbolo mapao a colaçõ o quma caa ubporaora. O al amorao vz, o a l, é ao por: l l j2πl N, l,, A aplcação a DF obr um vor qualqur raa x compo gra um vor X, cuja compo ão aa por:

10 2. écca ramão OFD 24 j2π X x, 2-7 O faor mulplcavo fo colocao m 2-7 apa por covêca, m pra grala. Aplcao- a raformaa vra Fourr IDF obr o vor X rora- ao vor x. A compo x ão oba a compo X por mo : x X j2π, 2-8 Comparao 2-6 com a fção para a opração IDF, aa m 2-8, m-: l l j2πl N IDF, l,,..., 2-9 Am a amora a volóra complxa o al ramão OFD,, po r oba por mo a aplcação o algormo IDF obr a qüêca,,...,, grao amora, gua um flro paabaxa para rpolar a amora graa. Equvalm, o al rcpção OFD po r obo amorao o al rcbo a uma axa, aplcao- o algormo DF obr caa bloco amora rcba. Em coçõ a o caal propagação a opração forc o valor, uma vz qu: ^ DF l l l l j2π N 2-2

11 2. écca ramão OFD 25 2π ^ l j l l 2π j N l 2-2 2π j ^ 2π j 2-22 Am fo fo o proco gração cção o al OFD qu po r ralzao ulzao procamo gal a, laçao mão a propra a raformaa Dcra Fourr DF qu po r calculaa forma rápa fc aravé o algormo FF Fa Fourr raform. 2.3 Irvalo guara ma CP ZP-OFD Uma a prcpa vaag o uo a écca ramão OFD é ua robuz cora o palhamo raro o caal τ rm [4]. O aumo o mpo uração o ímbolo lva a olrâca o ma ao fo o palhamo raro, po há uma rução o valor a rlação r τ rm, orao o ma ma mu a ISI, ou para ma OFD, IBI Ir- Bloc Irfrc Irfrêca r Símbolo OFD. Para ruzr o fo a IBI obr o al rcbo, um rvalo guara uração g é rouzo m caa ímbolo OFD. E rvalo v r moao forma qu, a ramão um rmao ímbolo OFD, a rpoa a covolução r o al ramo o caal propagação ão rfra a rcpção o ímbolo gu [9]. Com a rção o rvalo guara, a uração um ímbolo OFD ofm paa a r fa por: ofm + g 2-23 O rvalo guara po r formao pla xão cíclca o ímbolo ou plo prchmo zro. No prmro cao, o rvalo guara é acrcao o íco caa ímbolo OFD, forma a grar o al

12 2. écca ramão OFD 26 ramão CP-OFD Cyclc Prfx Orhogoal Frqucy Dvo ulplxg. No guo cao, a rção zro é fa o fal caa ímbolo OFD, moo obém- o al ramão ZP-OFD Zro Pag Orhogoal Frqucy Dvo ulpxg. Na ramão CP-OFD, a xão cíclca corrpo à rção, o íco caa ímbolo OFD, uma cópa o bloco formao pla G úlma amora ímbolo. No qu, para o rcpor CP-OFD covcoal, a formaçõ coa o rvalo guara ão caraa o rcpor [9], logo om a amora, coa o rvalo, ão ulzaa para o cálculo a opração DF. Na ramão ZP-OFD, o ímbolo OFD corrpo é prcho com G amora zro, o qu prm lmar a IBI a rcpção. É mpora acar qu, a ração, cora- o rcpor ZP-OFD o a formaçõ coa o rvalo guara ão ão caraa [], ma ulzaa o cálculo a opração DF. O úmro amora corao para moar o amaho o rvalo guara, m caa um o ma, é fução o valor palhamo raro o caal τ rm, qu rá fo o Capíulo 3. O fo o caal propagação, [], [], [2], [3], [4] obr a compo o al ramão OFD é auo o próxmo capíulo. Erao, o valor τ rm form mor qu a uração g, ou alravam o úmro amora G for maor qu o comprmo m amora o caal propagação, fo como L, havrá auêca rfrêca r a ubporaora qu compõ caa ímbolo OFD. D moo, ão havrá ICI Ir-Carrr Irfrc Irfrêca r ubporaora, am ão há pra orogoala r a ubporaora a rcpção. Na próxma ub-ção o proco ramão rcpção o al OFD bm como o u parâmro projo. g

13 2. écca ramão OFD Procamo o al OFD a ramão rcpção O prcpa parâmro para o projo um ma ramão OFD ão: a largura faxa frqüêca B, a axa ramão rqura para o ma R o palhamo raro o caal τ rm. O projo o ma ramão OFD ambém v corar o palhamo Dopplr o caal [], [2], [3], [4] fo como o locamo a frqüêca a poraora, a graação a SNR Sgal-o- No Rao Rlação Sal Ruío vo ao ruío fa ao vo frqüêca [5], [9]. Com ba o palhamo raro o caal mulprcuro τ rm, f a uração o rvalo guara, rprao por g [9]. D acoro com o po ramão jao, CP ou ZP-OFD, aplca- a xão cíclca ou a rção zro, rpcvam, amba coo G amora. Ao acoar o rvalo guara, o ímbolo OFD paam a r uração ofm, aa m Erao, v- aar para o fao qu o car a amora coa o rvalo guara, ura o procamo o al CP-OFD a rcpção, r uma graação a SNR o ma, aa por []: SNR pra g log 2-24 ofm Para mmzar o valor SNR pra, a uração um ímbolo OFD ofm v r muo maor qu o valor o rvalo guara g. No ao, um alo valor para ofm mplca a ca um úmro maor ubporaora para o ma [9], aumao a ua complxa. Drmaa a uração caa ímbolo OFD, o úmro ubporaora é obo pla razão r a baa poívl para o ma B o paçamo r ubporaora Δ f. Ao o rquo rlavo a τ rm a B axa ramão rqura para o ma R, bm como o mpho m rmo

14 2. écca ramão OFD 28 a BER B Error Ra - axa Erro B, ão obo por mo a colha um quma moulação A-P aproprao para r mprgao a ubporaora. O procamo o a a ramão rcpção um ma OFD [9] é lurao a Fgura 2.4. Fgura 2.4 Dalhamo a ramão rcpção para o ma OFD Apó a cofcação o b raa, o procamo o al ramão OFD ca- com o mapamo bloco ub-ímbolo uração a colaçõ aocaa ao quma moulação caa uma a ubporaora o ma, grao a qüêca { }. Coform vo a ção 2.3, a IDF a qüêca corrpo à amora, omaa a uma axa, o al, ao m 2- uração.

15 2. écca ramão OFD 29 A amora a volóra complxa o al ramão OFD, cocaaa com a amora ra o rvalo guara, ão aplcaa m um gal/aalógco D/A, forma a grar o al qu rá moular a poraora ala frqüêca, cujo pcro á crao a frqüêca f c. O procamo o al rcpção OFD ca- com a moulação o rulao a covolução r o al ramão m ala frqüêca a rpoa mpuloal o caal propagação. O al moulao é aplcao m um covror aalógco/gal A/D, moo a grar a P + G amora o ímbolo OFD a rm procaa plo rcpor. Prmram, a amora ão aplcaa m proco crozação o rvalo uração o bloco compação poív rro crozação frqüêca. rmaa a apa, para ma ramão CP-OFD covcoal, a amora coa o rvalo guara com xão cíclca ão rmova o cojuo amora o al corrgo m frqüêca. No cao o al ZP-OFD, o rvalo guara é prrvao, o qu mplca m um rmoamo a opração DF o rcpor, com objvo complar a mão P o bloco obrvaçõ. aor alh rão vo o próxmo capíulo. Em ambo o ma, o bloco amora o al corrgo m frqüêca é ubmo à opração DF, forma a obr, a rcpção, a mava o ub-ímbolo ramo. Ea mava, por ua vz, ão mapaa, apó a apa cofcação o caal, gram o b formação. 2.5 Vaag vaag o uo a écca a OFD Dr a vaag a écca OFD, vrfca- qu ua aplcação ora o ma ramão gal ma robuo ao fo a lva m frqüêca [5], [9], xpro m rmo o palhamo raro o caal τ rm. Io corr o aumo o mpo uração o ímbolo ramo m caa ubporaora.

16 2. écca ramão OFD 3 Uma oura vaagm é a capaca lmar a IBI rfrêca r ímbolo OFD, m muo cao a ISI rfrêca r ubímbolo, ao ulzar o rvalo guara m caa ímbolo OFD ramo. Por mprgar a ramão paralla ao m ubporaora largura faxa ra, a écca OFD prm aproxmar a rpoa m frqüêca a parcla o caal ao cao al plaura a rpoa m amplu lara a rpoa m fa. O cojuo rula caa parallo ro o omío a frqüêca caracrza um cáro vacmo plao, o qu vm a mplfcar a ca qualzação. O ma ramão OFD apram maor robuz ao ruío mpulvo, vo ao aumo o mpo uração o ímbolo. Cao hajam rro provocao por ruío rajaa, o ímbolo pom r rcuprao a rcpção por mo quma aproprao cofcação, como o uo écca rlavg [6]. Dr a vaag a écca OFD, vrfca- a compabla o uo o quma covcoal ramão m caa lvo m frqüêca com vacmo, uma vz qu a formação rama m uma ubporaora po r pra, a prça um vacmo profuo, cao o ma CP-OFD [9]. Por coa o, méoo cofcação ão combao com écca rlavg [6], para combar o fo o vacmo. No cao o rlavg o omío o mpo, o b ão vao m a o, com rvalo maor qu o mpo corêca o caal, qu rá rouzo o Capíulo 3. E méoo é aplcávl m amb caracrzao por aprar vacmo rápo. Erao, o mplca m raro a ramão ao o qu mua vz é olrávl. O rlavg o omío a frqüêca é rcomao para amb com alo grau palhamo. O b cofcao ão vao m baa frqüêca a, paraa pla largura faxa corêca o caal. Oura vaagm a écca OFD é o problma pco poêca [7]. A volóra complxa o al ramão OFD po aprar ala xcurõ amplu. O al OFD m baa báca é formao pla oma a complxo moulao m fr frqüêca. Em algu cao,

17 2. écca ramão OFD 3 a porão omar ou aular m fa, rulao m um alo valor para a PAPR Pa-o-Avrag Powr Rao o ma. N cáro, o amplfcaor poêca o ramor rá rouzr orçõ ão-lar qu por ua vz rão rur a orogoala r ubporaora. A écca OFD ambém é vulrávl a vo frqüêca, como ambém a problma crozação a frqüêca [5]. O vo frqüêca provocam a pra a orogoala r a ubporaora o ma. Já o rro crozação provocam um locamo fa o ímbolo mao. A bla ma OFD com rlação ao vo frqüêca a ubporaora ruío fa ão aalao m [5]. Em parcular, o OFD é ma ívl a po graação o qu o ma ramão úca poraora, o qu a bla crc com o amaho a colação mprgaa, vo ao fao o ímbolo OFD rm maor uração, além a prça rfrêca quao há pra orogoala r a ubporaora. N capíulo foram aprao o prcpa coco a écca ramão OFD o foram aborao o alh o proco ramão a CP-OFD ZP-OFD, bm como a vaag vaag o uo a écca OFD. No próxmo capíulo ão aprao o molo cro para a ramão a CP-OFD ZP-OFD, juam com a fção o po caal propagação ulzao a ração.