Циклическая перестановка

Во всех главных реализациях технологии OFDM (LTE, WiMAX) защитный интервал заменен циклической перестановкой.

Эта техника заключается в копировании окончания символа OFDM длительностью, равной длительности защитного интервала, и помещении его перед символом.

Длительность циклической перестановки должна быть больше времени задержки.

Рис. 3 Вариант большого времени задержки.

Приемники обычно пользуются высокой степенью корреляции между символом циклической перестановки и окончанием следующего символа, чтобы определить начало символа и начать декодирование.

На рис.4 демонстрируется последовательность OFDM символов на поднесущей n.

Каждая поднесущая имеет целое число периодов на интервале FFT(преобразование Фурье) обработки, в нашем примере 3 периода (все поднесущие взаимно ортогональны внутри интервала FFT обработки).

Заметим также, что амплитуда и фаза каждой поднесущей изменяются при переходе от одного символа к другому.

Случай 1: Время задержки меньше, чем интервал циклической перестановки

В многолучевой среде задержанные копии поднесущих попадают в приемник.

Если время задержки меньше, чем длительность интервала циклической перестановки, ситуация не критическая. Хотя у результирующей поднесущей будут искажены амплитуда и фаза на интервале FFT обработки, эти искажения могут быть исправлены в эквалайзере.

На интервале FFT обработки результирующая поднесущая является простой синусоидой, так как сумма синусоид с определенной частотой также является синусоидой с той же частотой.

Рис.4 Сложение лучей одной из поднесущих.

Случай 2: Время задержки больше, чем интервал циклической перестановки

Если время задержки больше, чем длительность интервала циклической перестановки, результирующая поднесущая на интервале FFT обработки уже не будет простой синусоидой. Всему виной межсимвольная интерференция.

Модуляция с большим количеством несущих

Модуляция с использованием одной узкополосной несущей не может обеспечить большую скорость передачи данных.

Одним из решений этой проблемы является использование параллельно большого количества несущих (Поднесущих).

Это позволяет увеличить скорость передачи битов, одновременно сохраняя преимущество узкополосной несущей, где с межсимвольной интерференцией справляются применением циклической перестановки (часть символа с конца копируется в начало – префикс, либо с начала в конец – суффикс).

Центральная частота должна быть расположена таким образом, чтобы интерференция между разными несущими, известная как интерференция смежных несущих (Adjacent Carrier Interference – ACI), была минимальной. Но слишком далеко располагать их друг от друга не нужно, чтобы не получилось неиспользованных участков в общей полосе частот.

У каждой несущей имеются верхняя и нижняя защитные полосы (для защиты от соседних несущих. Тем не менее небольшая интерференция между смежными несущими все равно будет.

В случае прямоугольных импульсов защитная полоса должна быть довольно большой, так как у прямоугольного импульса очень широкий спектр. В противном случае нам придется использовать импульсный формирующий фильтр, что нарушит прямоугольную форму импульса и приведет к межсимвольной интерференции.

В OFDM следующая поднесущая просто напросто помещается точно на место первой нулевой точки предыдущей.

Тогда нам не понадобится никакой формирователь (формирующий фильтр).

Между поднесущими OFDM, использующими одну и ту же длительность сигнала, не требуется защитная полоса в частотной области.