Учебное пособие Москва 2012 удк

Р ис. 2.4. Сигнал OFDM в координатах «время-частота»
В табл. 2.1 приведены сравнительные характеристики OFDM - модемов рассматриваемых в пособии систем вещания.
Анализируя характеристики реальных модемов, можно обнаружить, что в системах теле- и радиовещания в диапазонах ОВЧ и УВЧ отношение T_G/T_S (иногда это T_G/T_U ) составляет 0,17- 0,2, а в системе DRM, работающей в диапазонах СЧ и ВЧ, это отношение увеличивается до 0,31 по мере повышения требований к помехозащищенности канала передачи. Другими словами, ухудшение условий распространения радиоволн требует трехкратного относительного увеличения доли (веса) защитного интервала. Заметим, что относительная величина защитного интервала T_G/T_S = ¼ является максимально приемлемой в практике вещания.
Т а б л и ц а 2.1. Сравнительные характеристики модемов OFDM

Характерис-тики/Стандарт	Режимы/ Моды	K	δf, кГц	ΔF, кГц	TU, мкс	TG, мкс	Rдост, кбит/с
DVB-T	2k	1705	4.464	7610	280/224	56	см. табл. 3.7
	8k	6817	1.116		1120/896	224
DVB-H	4k	3409	2.232	7610	560	112	128…2000
T-DAB	I	1536	1	1536	1000	246	1168
	II	384	4		248	62
	III	192	8		125	31
	IV	768	2		492	123
DRM	A	101/461	0.045	4,5; 5,0; 9,0; 10,0; 18,0; 20,0	26.66• 10^3	2.66• 10^3	6,2…71,9
	B	91/411	0.049	4,5; 5,0; 9,0; 10,0; 18,0; 20,0	26.66• 10^3	5.33• 10^3	4,8…56,1
	C	138/280	0.072	10,0; 20,0	20•10^3	5.33• 10^3	9,1…45,4
	D	88/178	0.114	10,0; 20,0	16.66• 10^3	7.33• 10^3	6,0…30,6
	E	213	0.444	96,0	2,5• 10^3	250	37…186

Перемножение некоторых коэффициентов на гармонические коле­бания несущих частот, удовлетворяющих условиям получения OFDM-сигнала, и суммирование полученных произведений представляет собой вычисление обратного преобразования Фурье, коэффи­циентами для вычисления которого являются параллельные потоки сим­волов (рис. 2.5). Поскольку все вычисления при обратном быстром преобразовании Фурье (ОБПФ) производятся в цифровой форме, то для получения анало­гового OFDM-сигнала устанавливается ЦАП. При обработке OFDM-сигнала на приемной стороне используется АЦП и устройство быстрого преобразования Фурье (БПФ). В большинстве алгоритмов БПФ размер массива, подвергающегося преобразованию, кратен целой степени числа два (2^m), что и обуславливает количество па­раллельных цифровых потоков и несущих в OFDM-сигнале.








Рис. 2.5. Функциональная схема получения OFDM сигнала (а) и его обработка на приемной стороне (б); S/P и P/S соответственно мультиплексор и демультиплексор [4].
Э ффективность системы с OFDM – модемом в значительной степени определяется системой канального кодирования, согласованного с фазовой (или амплитудно-фазовой) модуляцией, а также схемой демодуляции / декодирования с использованием алгоритма Витерби. Для cистем с OFDM–модемом многолучевое распространение является формой пространственного разнесения и рассматривается как значительное преимущество в отличие от обычных узкополосных цифровых систем. В условиях многолучевого распространения некоторые из несущих усиливаются за счет конструктивного сложения отраженных сигналов, тогда как другие подвергаются частотно - селективным замираниям (рис.2.6) [6-9].


Рис. 2.6. Спектр OFDM-сигнала на выходе передатчика (а) и на входе приемника (б)
Поэтому в системах ЦТВ и ЦРВ используется перераспределение элементов цифрового потока во времени и по частоте (рис.2.7), так чтобы на последовательные отсчеты воздействовали независимые замирания. Для стационарного приемника разнесение в частотной области является единственным средством обеспечения успешного приема; временное разнесение, обеспечиваемое с помощью временного перемежения, для неподвижного приемника бесполезно.
К ак видно из рис. 2.7, при наличии нескольких несущих в системе передачи возможно разнести информацию по времени и по частоте, в результате чего происходит декорреляция пакетов ошибок как по времени, так и по частоте. Однако при временном перемежении возникает задержка при декодировании. Поэтому выбор глубины перемежения является весьма ответственным делом.


Рис. 2.7. Частотное и временное перемежение для системы с OFDM-модемом.


При построении цифровых радиосистем передачи с OFDM-модемами выбирают численные значения таких парамет­ров, как число поднесущих K и частотный интервал между соседними поднесущими f, длитель­ность OFDM-символа T_S и защитного интервала Т_G между соседними символами, способ и кратность модуляции каждой поднесущей, вид помехоустой­чивого кода, его скорость R_c и способ организации неравной защиты символов. Значения перечисленных параметров определяются такими требованиями к собственно системе передачи, как занимаемая полоса частот ΔF, требуемая скорость передачи R_дост, значения расширения задержки в многолучевом канале и доплеровского расширения спектра сигнала, а в системах вещания - расстояние R_SFN между передатчиками ОЧС. Известно, что некоторые из этих требований противоречивы.
Различия в OFDM - модемах систем связи и вещания определяются видом предоставляемых услуг и характерными для них условиями распространения радиоволн. Так, вещательные стандарты DVB-T, DVB-H, T-DAB и DRM предполагают использование ОЧС, в которых осуществляется конструктивное сложение сигналов от соседних передатчиков. Именно этим обусловлен выбор параметров OFDM-символа в стандартах, обеспечивающих услугу мобильного приема сигналов, когда достигается компромисс между наибольшей скоростью передвижения приемника в условиях многолучевого приема и расстоянием R_SFN.