Semnale OFDM și Modulatia MSK

Când eșantioanele sunt luate în ordine crescătoare a subpurtătoarelor, se folosește doar o singură pereche de eșantioane pentru fiecare nivel modulator. Această metodă este eficientă și permite utilizarea de simboluri modulatoare complexe, cum ar fi A+PSK, DPSK sau QAM.

Distorsiunile liniare introduse de canalul analogic sunt modelate de răspunsul complex pe fiecare subpurtătoare. Aceste distorsiuni afectează atât atenuarea, cât și faza semnalului.

Demodularea este realizată prin aplicarea transformatei Fourier discrete (DFT) cu algoritmul FFT. Această operație descompune semnalul recepționat în componentele sale spectrale.

Dacă purtătorul local nu este sincronizat perfect cu cel recepționat, semnalele demodulate suferă distorsiuni semnificative. Această situație este comună în practică.

Demodularea prin DFT echivalează cu înmulțirea semnalului complex recepționat cu subpurtătoarea complexă corespunzătoare. Apoi, semnalul este filtrat cu un filtru TJ.

Pentru modulare și demodulare, este necesară sincronizarea la trei niveluri: a tactului de simbol OFDM, a semnalului de eșantionare și a purtătorului local.

Spectrul semnalului modulator pentru o subpurtătoare OFDM este un sinus atenuat. Acest lucru se datorează faptului că impulsul dreptunghiular modulator este nefiltrat.

Spectrul semnalului OFDM-BB este format din spectre elementare sinus atenuat, distanțate cu ωs. Deși subcanalele se suprapun, demodularea este posibilă datorită ortogonalității subpurtătoarelor.

Numărul de biți de informație dintr-un grup.

Numărul de biți codati dintr-un grup.

Rata codării, se calculează ca raportul dintre k0 și n0.

Numărul de grupe succesive care influențează procesul de codificare.

Lungimea de constrângere a codului, se calculează ca produsul dintre n0 și K.

O alternativă la codarea polinomială, folosită în codarea convoluțională.

Un cod cu k0 fluxuri de biți informaționali și k0+1 polinoame generatoare.

Un tip de cod convoluțional cu un singur bit de informație per grup.

Efectul negativ al propagarii multicale, care cauzează suprapunerea simbolurilor adiacente, distorsionând semnalul și îngreunând demodularea corectă.

O porțiune din semnalul modulat care este repetată la sfârșitul fiecărui simbol OFDM, având rolul de a preveni interferența intersimbol.

Durata intervalului de gardă trebuie să fie mai mare decât întârzierea maximă a propagării multicale. Aceasta protejează datele prin eliminarea interferenței intersimbol.

O tehnică folosită în comunicațiile OFDM pentru a reduce interferența intersimbol prin introducerea unui interval de gardă în fiecare simbol, înainte de transmitere.

Un avantaj important al utilizării intervalului de gară este capacitatea de a proteja semnalul de efectele negative ale propagării multicale, minimizând interferența intersimbol.

MSK este un tip de modulație FSK cu un indice de modulație h = 0.5, adică o variație de frecvență mai mică decât FSK clasic.

Frecvențele alocate celor două nivele logice sunt calculate astfel încât semnalele purtătoare transmise pe duratele celor două nivele să fie ortogonale.

MSK are o probabilitate de eroare mai mare decât QPSK, deoarece este mai sensibil la zgomot.

MSK necesită o bandă de frecvență mai largă decât QPSK pentru a transmite același debit binar.

MSK are lobi spectrali laterali cu amplitudini mai mici decât QPSK, ceea ce îl face mai puțin sensibil la interferențe inter-canal.

Metoda QAM este o tehnică de demodulare a semnalelor modulate în bandă de bază, utilizată pentru a recupera informația transmisă printr-un canal. Aceasta implică filtrarea, conversia semnalelor, multiplicarea cu funcții cos și sin generate local, integrarea și compararea cu praguri pentru a determina nivelele decise.

Este o tehnică de demodulare care se bazează pe compararea directă a semnalului recepționat cu niște praguri prestabilite.

Aceasta implică utilizarea unui algoritm Viterbi pentru a estima nivelele transmise, pe baza unei metrici specifice. Oferă performanțe mai bune decât demodularea cu decizie hard.

Această tehnică permite o demodulare sincronă a purtătorului local și a tactului de simbol al semnalului MSK. Această sincronizare este esențială pentru o demodulare corectă.

Se realizează prin ridicarea la pătrat a semnalului modulat recepționat, filtrarea cu frecvențele centrale 2f1 și 2f0, înmulțirea semnalelor rezultate și obținerea de semnale pe frecvențele fb și 4fc.

GMSK este o formă de modulare cu schimbarea frecvenței Gauss, în care semnalul MSK este filtrat printr-un filtru Gauss.

Filtrarea Gauss are ca scop reducerea lățimii de bandă a semnalului și atenuarea lobilor spectrali exteriori benzii utile.

Filtrarea RC ar face purtătoarele adiacente inutilizabile, de aceea se preferă filtrarea Gauss în GMSK.

Frecvența purtătoarei uplink se calculează cu formula: fcu = 890 + n * 0.2MHz, unde n = 0, 1, 2, …, 124, (125). Purtătorii de la marginea benzii se pot utiliza doar cu acordul autorității de reglementare naționale.

Frecvența purtătoarei downlink se calculează cu formula: fcd = 935 + n * 0.2MHz, unde n = 0, 1, 2, …, 124, (125). Există o separare de 45 MHz între purtătorii uplink și downlink.

Fiecare utilizator are atribuit o pereche de frecvențe purtătoare, cu câte 8 sloturi temporale, formând un cadru TDMA. Această structură permite multiplexarea temporală a mai multor utilizatori pe aceeași frecvență.

Propagarea multicale poate introduce variații semnificative ale amplitudinii semnalului recepționat. Aceasta se întâmplă atunci când semnalul original este reflectat de diverse obiecte din mediul înconjurător, ajungând la receptor pe mai multe căi, cu întârzieri diferite.

Viteza MS (Mobil Station) introduce deviația Doppler în frecvență. Această deviație se datorează efectului Doppler, care apare atunci când o sursă de undă radio se deplasează relativ la un receptor. Cu cât viteza MS este mai mare, cu atât deviația Doppler va fi mai pronunțată.

Amplificatorul de radiofrecvență al MS trebuie să fie eficient în clasa C cu caracteristica neliniară. Aceasta introduce distorsiuni neliniare, care pot produce refacerea spectrala a componentelor exterioare benzii utile, ducând la interferențe.

Modulatiile utilizate în GSM trebuie să aibă o sensibilitate redusă la variațiile de frecvență și amplitudine ale semnalului recepționat. Aceasta asigură o transmisie stabilă chiar și în prezența zgomotului și a distorsiunilor.

QPSK are PAPR mai mare, amplitudinea semnalului variind semnificativ, ceea ce poate introduce distorsiuni în amplificator. FSK are PAPR mai mic și este mai tolerant la distorsiuni.