Comment démoduler un signal OFDM

Je regarde le décodage d'un signal OFDM qui se compose de 6 porteuses (ou tonalités) qui sont modulées en BPSK et d'une tonalité pilote qui facilite l'accord. C'est la première fois que je travaille avec OFDM, j'ai donc besoin de savoir si j'aborde cette question de la bonne manière.

La façon dont je pense à le décoder est d'utiliser la tonalité pilote pour calibrer (car le récepteur peut être légèrement mal réglé) puis d'avoir six filtres passe-bande pour séparer chaque porteuse qui est ensuite démodulée de la manière habituelle. Quelqu'un peut-il voir des problèmes avec cela? ou pouvez-vous suggérer une meilleure façon de procéder.

L'une des caractéristiques intéressantes de l' OFDM est qu'il permet une structure très simple pour le modulateur et le démodulateur: étant donné un ensemble de symboles (en général de valeur complexe, tirés d'une constellation de signaux tels que BPSK, QPSK ou QAM) à mapper sur chaque porteuse, le modulateur peut être implémenté à l'aide d'une transformée de Fourier discrète inverse , typiquement implémentée à l'aide d'une FFT . Chaque ensemble de symboles (un par porteuse) est transformé pour produire un symbole OFDM , qui est ensuite envoyé au canal. La longueur DFT sera généralement choisie pour être supérieure au nombre de porteuses souhaitées afin de permettre une certaine "bande de garde" près du taux de Nyquist du système.

En plus de la structure DFT ci-dessus, la plupart des systèmes OFDM incorporent également un préfixe cyclique , qui permet une implémentation simple d'un égaliseur dans le domaine fréquentiel. L'égalisation peut fournir des performances de liaison améliorées dans des environnements à trajets multiples (par exemple de nombreux scénarios de communication sans fil). Il peut également être utilisé pour faciliter la synchronisation, comme décrit ci-dessous.

La structure simple se transmet au récepteur; une forme d'onde OFDM peut être démodulée en utilisant la transformation inverse à celle utilisée au niveau de l'émetteur, donnant les valeurs de symbole d'origine. L'inverse de la DFT inverse utilisée au niveau de l'émetteur est une DFT "normale" (directe). Ainsi, vous verrez souvent des récepteurs OFDM schématisés avec un bloc "FFT" à l'extrémité avant. La sortie de la transformation contient les valeurs de symboles mappées sur chacune des porteuses, y compris toutes les porteuses inutilisées qui composent la bande de garde. Le démodulateur extrait les amplitudes (à valeur complexe) de chacune des porteuses d'intérêt et les transmet à toute autre logique de décodage (égalisation comme décrit ci-dessus, décodage de canal, mappage en bits, etc.).

Comme d'habitude, cependant, la réponse n'est pas aussi simple; l'explication ci-dessus néglige certaines questions importantes qui doivent être traitées pour un système pratique:

• Synchronisation de synchronisation: Lorsque vous pensez réellement à la façon dont vous construirez un récepteur OFDM, l'un des premiers problèmes que vous rencontrerez est de savoir comment aligner la trame FFT du récepteur avec le flux d'échantillons entrants. La synchronisation avec la synchronisation des symboles du signal OFDM est nécessaire pour aligner correctement le fonctionnement FFT du récepteur avec la période de temps appropriée dans le flux d'échantillons observé.

  Cela peut être mis en œuvre en utilisant une approche basée sur la corrélation. Comme indiqué précédemment, la plupart des formes d'onde OFDM incluent un préfixe cyclique, qui est un schéma pour ajouter de force une certaine périodicité circulaire à la forme d'onde transmise. Cela peut être exploité au niveau du récepteur pour obtenir la synchronisation des symboles; le détecteur de synchronisation calcule simplement l'autocorrélation glissante du flux de symboles observé en utilisant un décalage proportionnel à la période connue entre le signal transmis et sa copie cyclique. L'amplitude du résultat atteindra un pic à l'instant qui correspond au début de chaque symbole OFDM.

• Synchronisation de fréquence:Une synchronisation fine des fréquences est également essentielle à une réception OFDM robuste, car les erreurs de fréquence provoquent des interférences entre les porteuses. La correction de l'erreur de fréquence peut également être estimée à l'aide de la sortie du corrélateur du synchroniseur de synchronisation. Comme indiqué précédemment, l'autocorrélation du flux observé avec un décalage égal au retard du préfixe cyclique a une grande amplitude au début de chaque symbole OFDM. La phase de la sortie du corrélateur fournit une mesure de la quantité de dérive de phase au cours de chaque temps de symbole. Cette mesure de "dérive de phase par unité de temps" peut être refondue en tant que mesure de "dérive de fréquence" à la place. Si le récepteur peut supposer en toute sécurité que l'erreur de fréquence est constante au cours d'un temps de symbole (ce qui est raisonnable dans de nombreux cas), alors le décalage de fréquence en vrac peut être supprimé avant de calculer la DFT.

Il peut y avoir encore plus de problèmes à résoudre pour chacune de vos porteuses, selon la modulation utilisée sur chacune. Pour le cas simple du BPSK, vous devrez peut-être également vous soucier de la synchronisation de phase si vous souhaitez un récepteur cohérent. Cependant, la synchronisation de la synchronisation et de la fréquence sont les principaux détails de mise en œuvre qui semblaient souvent être passés sous silence lors de l'examen des structures de récepteur OFDM.

L'OFDM est normalement démodulé à l'aide de FFT. Mais si vous avez un très petit nombre de transporteurs, vous pourrez peut-être utiliser un petit nombre de démodulateurs en quadrature orthogonale (DFT à 1 bac ou filtres Goertzel à sortie complexe), selon le nombre de transporteurs par rapport à log (n) le longueur de chaque trame DFT (chaque trame d'une longueur où la fréquence de toutes les porteuses sont orthogonales entre elles et avec le pilote).

Vous devrez également trouver un moyen de synchroniser les trames de décodage afin qu'elles ne traversent pas les temps de transition des trames de codage (ni près du tout début de chaque transition où les problèmes de trajets multiples sont plus probables).