تاثير گستره تاخيرکانال بر بازدهی سيستم ofdm

[رویای ماه 865]

چكيده

 

انتشار چند مسيره از مهمترين عوامل محدود كنندة ارسال اطلاعات با نرخ بيت بالا مي باشد. ارسال نرخ بيت بالا در فركانسهاي محدودة گيگاهرتز مقدور مي باشد كه بزرگترين مشكل در اين باند فركانسی انتشار چند مسيره است. تكنيكOFDM با تقسيم سمبلهاي ارسالي بين چندين زير حامل و ارسال همزمان آنها ، ‌در مقابله با اثرات نامطلوب انتشار چند مسيره بسيار مقاوم و كارا مي باشد. با رشد روز افزون سيستمهاي پرظرفيت، كاربردهاي اين تكنيك روزبه روز افزايش می يابد. سيستم OFDM به همراهCDMA برای شبکه های موبايل نسلهای بعدی پيشنهاد شده است. کدينگ کانال نقش بسيار مهمی در بهبود بازدهیOFDM ايفا می کند. به علت ساختار خاص OFDM بكارگيري كدينگ كانال درآن، نسبت به سيستمهاي تك حاملي ويژگيهاي خاصي دارد كه باعث افزايش بازدهي سيستم مي شود. از اين رو به اين سيستم، OFDMکدشده يا COFDM نيز اطلاق می شود. در اين مقاله ضمن مطالعه تكنيكOFDM ، به بررسي اثرگستره تاخيركانال درافزايش بهره کدينگ کانال و بازدهی سيستم OFDM پرداخته مي شود.

1- مقدمه

 

در سالهاي اخير با رشد روز افزون ارتباطات چند رسانه ای

1 شامل صوت، تصوير و ديتا در شبكه‍هاي كامپيوتري مانند اينترنت و افزايش تقاضا براي استفاده از سرويسهاي موبايل، سعي مي شود سيستمهايي طراحي شود كه براي ارسال نرخ بيت بالا بر روي كانالهاي همراه با فيدينگ، بازدهي مناسبي داشته باشند. يک گزينه بسيار مناسب براي شبكه هاي بي سيم پرظرفيت، مدولاسيون چند حاملي2 و بويژه تكنيك تقسيم فرکانسی متعامد3 OFDM مي باشد. OFDM حالت خاصي از سيستمهاي چند حاملي است كه در آن اطلاعات با نرخ بيت بالا به چند دستة موازي با نرخ بيتهاي پايين‍تر تفكيك مي شوند و هركدام به وسيله زير حاملهاي مختلف مدولـه مي شوند. انگيزة اصلي استفاده از OFDM، مقاومت اين سيستم در كانالهای چند مسيره مي باشد[2و1]. به علت كاهش نرخ بيت مربوط به هر زيرحامل نسبت به نرخ بيت اصلي، دورة زماني سمبل افزايش مي يابد، در حالي كه دورة زماني سيگنال تداخل ثابت است. بنابراين تداخل بين سمبلي4 ياISI كاهش يافته و در نتيجه کارايی سيستم در كانالهاي چند مسيره بهبود5 می يابد. ارسال موازي اطلاعات و تقسيم فركانس يا FDM كه ايدة اولية‌ آن به دهة1950برمی گردد، بطور مشخص در دهة1960مطرح شده و مورد توجه قرار گرفت[3]. بر خلاف ديگر سيستمهاي چند حاملي، در تکنيک OFDM حاملها برهم عمود مي باشند. تعامد حاملها باعث مي شود حاملهاي مختلف عليرغم اينکه در حوزه فرکانس همپوشاني دارند ، درگيرنده از يكديگر قابل تفكيك باشند[2]. مزيت اين روش بازدهي طيفي بيشتر بوده و به همين دليل مورد توجه قرار گرفته است. در سال1971 وينستون1 و ابرت2 ايدة استفاده از تبديل فوريه گسسته3 رابراي پياده سازیOFDM مطرح كردند كه تحولي اساسي در كاهش پيچيدگي سيستم ايجاد كرد[4]. قدم مهم ديگر توسط پلد4 و رويز5 در سال1980 برداشته شد كه استفاده از پسوند تكرار يا گسترش تكرار را جهت حل مشكل تعامد حاملها ارائه دادند[5]. تحقيقات زيادي به منظور اصلاح و افزايش كاراييOFDM در مباحث مختلف آن صورت گرفته است. از جملة اين مباحث نقش كدينگ كانال درOFDM مي باشد. در اين مقاله اثر گستره تاخير کانال بر بهره کدينگ و باردهی سيستم OFDM مورد بررسی قرار می گيرد. در بخش دوم کلياتی از سيستم OFDM ذکر می شود و در بخش سوم اثر کدينگ کانال بر بازدهی سيستم تشريح خواهد شد. در بخش چهارم اثر گستره تاخير کانال بر بهره کدينگ و بازدهی سيستم مورد تجزيه و تحليل قرار خواهد گرفت و نتايج شبيه سازی ارايه خواهد شد و در بخش پنجم نيز نتيجه گيری و پيشنهادات لازم مطرح خواهد شد.

2- سيستم OFDM

در مخابرات بي سيم بويژه در فرکانسهاي بالا ، پديدة انتشار چند مسيره مهمترين مانع در ارسال با نرخ بيت بالا مي باشد، زيرا باعث ايجاد تداخل ميان سمبليISI مي شود. اگر گستره تاخير کانال برابر باشد و سمبلها با دوره زماني ارسال شوند, در سيستم تك حاملي هر سمبل دريافتي تحت تأثير سمبل قبلي قرار مي گيرد، كه براي داده هاي با نرخ بيت بالا به دليل كوچك بودن دورة زماني مربوط به هر سمبل ،نسبت مقدار بزرگي خواهد بود. حال اگر اطلاعات را بوسيله چندين زيرحامل ارسال كنيم، رشته سمبلهاي ورودي با دوره زماني سمبل به رشته، هر کدام با دوره زماني طولاني‍تر تقسيم مي شوند. ارسال اين سمبلها در كانال چند مسيره باعث مي شود هر سمبل تحت تأثير سمبل قبلي قرار گيرد. بدين ترتيب ملاحظه مي شود خطايISI در سيستم چند حاملي به مراتب از سيستم تك حاملي كمتر است.

این مطلب ادامه دارد .........