Ofdm / ofdma

Ing. J. Federico Aguirre

Ing. Julian A. Durigutti

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Efecto Multi-camino

r(t) = 0 s(t-0) + 1 s(t-1) + 2 s(t-2) + 3 s(t-3)

3

EFECTO MULTI-CAMINO … CONTINUACIÓN

r(t) = 0 s(t-0) + 1 s(t-1) + 2 s(t-2) + 3 s(t-3)

channelInput (Tx signal)

Output(Rx signal)

ImpulseResponse h(t)

3 - 0

time

3

0

freq.

Frequency Response H(f)

Selectividad en Frecuencia

CARACTERIZACIÓN DEL CANAL

Doppler spread

Tiempo de coherencia: se define como el intervalo de tiempo sobre el cual la respuesta del canal se mantiene invariante

PARÁMETROS IMPORTANTESDelay spread

Ancho de banda de coherencia

• Describe cuan rápido cambia el canal con la frecuencia

ME SIRVE PARA SABER CUAN SELECTIVO EN FRECUENCIA ES EL CANAL

CLASIFICACIÓNDependiendo de la relación con el periodo de señalizacion Ts y el ancho de banda de transmisión BsBs se pueden clasificar los canales

Bc>Bs Bc<Bs

Tc>Ts

Frequency non-selective fading

Frequency-selective fading

Tc<Ts

Time-selective fading

Frecuency and time selective fading

Canal selectivo o no selectivo en frecuencia ?

Bc

Bc

Bs

Bs

Motivación

MOTIVACIÓN: OFDM

ESQUEMA BÁSICO DE OFDM

Solapamiento de Subcanales OFDM

Implementación con la Transformada de Fourier Discreta (DFT)

Prefijo Cíclico

Formas de onda en un transmisor OFDM

0 10 20 30 40 50 600.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

muestras

|x[n

]|

Señal dominio tiempo

Valor medio

Valor pico

0 50 100 150 200 250-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

frecuencia

PS

D(x

)

Impacto en el consumo de energía

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Comparing Complexity of TDMA, DS-CDMA, & OFDM Transceivers

Timing Sync.

Freq. Sync.

Timing Tracking

Freq. Tracking

ChannelEqualisation

Analog Front-end(AGC, PA, VCO, etc)

TDMA OFDM

Very elegant, requiringno extra overhead

CDMA

Easy, but requiresoverhead (sync.) bits

Difficult, and requiressync. channel (code)

Easy, but requiresoverhead (sync.) bits

More difficult than TDMAGross Sync. Easy

Fine Sync. is Difficult

Modest Complexity Usually not requiredwithin a burst/packet

Requires CPE Tones(additional overhead)

RAKE Combining in CDMA usually more complex than

equalisation in TDMA

Modest Complexity(using dedicated correlator)

Easy, decision-directedtechniques can be used

Frequency DomainEqualisation is very easy

Complexity or cost is very high (PA back-off

is necessary)

Very simple(especially for CPM signals)

Complexity is high inAsynchronous W-CDMA

Modest to High Complexity(depending on bit-rate and

extent of delay-spread)

Fairly Complex(power control loop)

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Comparing Performance of TDMA, DS-CDMA, & OFDM Transceivers

Fade Margin(for mobile apps.)

Range

Re-use & Capacity

FEC Requirements

Variable Bit-rateSupport

Spectral Efficiency

TDMA OFDM

Required for mobileapplications

CDMA

Required for mobileapplications

Modest requirement

Range increase by reducing allowed noise rise (capacity)

Difficult to support large cells (PA , AGC limitations)

Modest Re-use planning iscrucial here

FEC is vital even forfixed wireless access

FEC is usually inherent (to increase code decorrelation)

FEC optional for voice

Powerful methodsto support VBR

(for fixed access)

Very High(& Higher Peak Bit-rates)

Modest

high

Low to modest support

Poor to Low

Very elegant methodsto support VBR & VAD

Very easy to increasecell sizes

OFDM-FDMA (OFDMA)Cada terminal ocupa un

subset de sub-portadoras.

Cada Subset es conocido como Canal OFDMA de trafico.

Cada canal de trafico se asigna a un usuario por un intervalo de tiempo.

user1

user2

user3

user4

OFDMACanalización

OFDMA

OFDMA - ASIGNACIÓN

Ventajas de OFDMA

Multi-user Diversity

• Buen rendimiento frente a canales con fading selectivo.

• Buena combinación con técnicas de modulación adaptivas.

• Permite utilizar un Factor de Reuso de frecuencia =1.

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Ventajas de OFDMA

Simplicidad en Receptor

• Elimina problemas de intra-cell interference pudiendo utilizar un factor de reúso de 1.

• Elimina problemas de canales de fading selectivos.

• Solo se requiere procesadores FFT

Bit Error Rate mejora para entornos con multi-camino.

Desventajas de OFDMA

Peak to average power ratio (PAPR) avg

P

txPAPR

2

)(

The large amplitude variation increases in-band noise and increases the BER when the signal has to go through amplifier nonlinearities.

Desventajas de OFDMA

Sincronización

• Para la demodulación (CFO, FFT)

Co-channel interference

• El negociado entre BS es mucho mas complejo en OFDMA que en CDMA.

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