Cara mendemodulasi sinyal OFDM

Saya sedang melihat decoding sinyal OFDM yang terdiri dari 6 operator (atau nada) yang dimodulasi BPSK dan nada pilot yang membantu penyetelan. Ini adalah pertama kalinya saya bekerja dengan OFDM jadi saya perlu tahu apakah saya mendekati ini dengan cara yang benar.

Cara saya berpikir untuk mendekodekannya adalah dengan menggunakan nada pilot untuk mengkalibrasi (karena penerima mungkin sedikit keliru) kemudian memiliki enam band pass filter untuk memisahkan masing-masing operator yang kemudian didemodulasi dengan cara biasa. Adakah yang bisa melihat masalah dengan ini? atau dapatkah Anda menyarankan cara yang lebih baik untuk melakukan ini.

Salah satu fitur bagus dari OFDM adalah memungkinkan struktur yang sangat sederhana untuk modulator dan demodulator: diberikan seperangkat simbol (umumnya bernilai kompleks, diambil dari konstelasi sinyal seperti BPSK, QPSK, atau QAM) untuk dipetakan ke Setiap operator, modulator dapat diimplementasikan menggunakan transformasi Fourier diskrit terbalik , biasanya diimplementasikan menggunakan FFT . Setiap rangkaian simbol (satu per operator) ditransformasikan untuk menghasilkan simbol OFDM , yang kemudian dikirim ke saluran. Panjang DFT biasanya akan dipilih untuk menjadi lebih besar dari jumlah operator yang diinginkan untuk memungkinkan beberapa "guard band" di dekat tingkat Nyquist sistem.

Selain struktur berbasis DFT di atas, sebagian besar sistem OFDM juga menggabungkan awalan siklik , yang memungkinkan implementasi sederhana equalizer dalam domain frekuensi. Penyetaraan dapat memberikan peningkatan kinerja tautan di lingkungan multi jam (misalnya, banyak skenario komunikasi nirkabel). Ini juga dapat digunakan untuk membantu sinkronisasi, seperti dijelaskan di bawah ini.

Struktur sederhana membawa ke penerima; bentuk gelombang OFDM dapat didemodulasi menggunakan transformasi terbalik dengan yang digunakan pada pemancar, menghasilkan nilai simbol asli. Kebalikan dari DFT terbalik yang digunakan pada pemancar adalah DFT "biasa" (maju). Dengan demikian, Anda akan sering melihat penerima OFDM yang digambarkan dengan blok "FFT" di ujung depan. Output dari transformasi berisi nilai simbol yang dipetakan ke masing-masing operator, termasuk semua yang tidak digunakan yang membentuk band penjaga. Demodulator mengeluarkan amplitudo (bernilai kompleks) dari masing-masing pembawa kepentingan dan meneruskannya ke logika pengodean lebih lanjut (penyamaan seperti dijelaskan di atas, penguraian saluran, pemetaan ke bit, dll.).

Namun, seperti biasa, jawabannya tidak sesederhana itu; penjelasan di atas mengabaikan beberapa masalah penting yang harus diatasi untuk sistem praktis:

• Sinkronisasi waktu: Ketika Anda benar-benar berpikir tentang bagaimana Anda akan membangun penerima OFDM, salah satu masalah pertama yang akan Anda hadapi adalah bagaimana menyelaraskan bingkai FFT penerima dengan aliran sampel yang masuk. Sinkronisasi dengan timing simbol sinyal OFDM diperlukan untuk menyelaraskan operasi FFT penerima dengan periode waktu yang sesuai dalam aliran sampel yang diamati.

  Ini dapat diimplementasikan dengan menggunakan pendekatan berbasis korelasi. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, sebagian besar bentuk gelombang OFDM termasuk awalan siklik, yang merupakan skema menambahkan beberapa periodisitas melingkar secara paksa ke bentuk gelombang yang ditransmisikan. Ini dapat dieksploitasi pada penerima untuk mendapatkan waktu simbol; detektor waktu hanya menghitung autokorelasi geser dari aliran simbol yang diamati menggunakan lag sepadan dengan periode yang diketahui antara sinyal yang ditransmisikan dan salinan sikliknya. Besarnya hasil akan mencapai puncak pada saat yang sesuai dengan awal setiap simbol OFDM.

• Sinkronisasi frekuensi:Sinkronisasi frekuensi halus juga merupakan kunci untuk penerimaan OFDM yang kuat, karena kesalahan frekuensi menyebabkan gangguan antarcarrier. Koreksi kesalahan frekuensi juga dapat diperkirakan menggunakan output korelator sinkronisasi waktu. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, autokorelasi dari aliran yang diamati pada suatu lag sama dengan keterlambatan awalan siklik memiliki besar pada awal setiap simbol OFDM. Fase keluaran korelator memberikan ukuran jumlah pergeseran fasa selama setiap waktu simbol. Ukuran "drift fase per unit waktu" ini dapat ditampilkan kembali sebagai ukuran "penyimpangan frekuensi". Jika penerima dapat dengan aman mengasumsikan bahwa kesalahan frekuensi adalah konstan selama waktu simbol (yang masuk akal untuk banyak kasus), maka offset frekuensi massal dapat dihilangkan sebelum menghitung DFT.

Akan ada lebih banyak masalah untuk ditangani untuk masing-masing operator Anda, tergantung pada modulasi yang digunakan pada masing-masing operator. Untuk kasus sederhana BPSK, Anda mungkin juga perlu khawatir tentang sinkronisasi fase jika Anda menginginkan penerima yang koheren. Namun, sinkronisasi waktu dan frekuensi adalah detail implementasi utama yang sering kelihatan terselubung dalam diskusi tentang struktur penerima OFDM.

Biasanya OFDM didemodulasi menggunakan FFT. Tetapi jika Anda memiliki jumlah pembawa yang sangat sedikit, Anda mungkin dapat menggunakan sejumlah kecil demodulator ortogonal quadrature (DFT 1-bin, atau filter Goertzel output-kompleks), tergantung jumlah operator vs. log (n) panjang masing-masing frame DFT (setiap frame dengan panjang di mana frekuensi semua pembawa ortogonal satu sama lain dan pilot).

Anda juga akan perlu menemukan cara untuk menyinkronkan frame decoding sehingga mereka tidak melewati waktu transisi frame encoding (atau mendekati awal setiap transisi di mana masalah multi-path lebih mungkin).