Μελέτη της επίδοσης του OFDM σε ασύρματα κανάλια

Abstract

Η μέθοδος Orthogonal Frequency Divison Multiplexing (OFDM) αποτελεί μία ευέλικτη μέθοδος πολυπλεξίας καναλιών με αυξημένη χωρητικότητα που εφαρμόστηκε στις τηλεπικοινωνίες στα τέλη του προηγούμενου αιώνα. Με τη τεχνική αυτή επιτεύχθηκε υψηλός ρυθμός μετάδοσης ακόμα και σε πολυδιαδρομικά περιβάλλοντα διάδοσης. Η μέθοδος ορθογωνικής πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας βασίστηκε στη μετάδοση πολλαπλών φερόντων με τη διατήρηση της ορθογωνιότητας μεταξύ τους ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της διασυμβολικής παρεμβολής κατά τις ασύρματες μεταδόσεις μέσω πολυδιαδρομικών διαύλων. Στην παρούσα εργασία αρχικά δίνεται μία εισαγωγή στο χώρο των τηλεπικοινωνιών με έμφαση στην ασύρματη μετάδοση, την διάδοση των ραδιοκυμάτων, και τα κυψελωτά συστήματα. Επίσης περιγράφονται τα είδη των ψηφιακών διαμορφώσεων που χρησιμοποιούνται στις ασύρματες επικοινωνίες. Έπειτα, δίνεται μία αναλυτική αναφορά στα πρωτόκολλα ΙΕΕΕ 802.11. Κύριος στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του OFDM της ασύρματης μετάδοσης στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11a . Το κύριο μέρος της παρούσης εργασίας πραγματεύεται έννοιες που έχουν να κάνουν με την ορθογωνική πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας όπως αυτή εφαρμόζεται στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11a και αναλυτική μελέτη παραμέτρων και χαρακτηριστικών, όπως το Peak to average Power Ratio (PAPR), το φάσμα εκπομπής, και η απώλεια του σηματοθορυβικού πηλίκου λόγω του κυκλικού προθέματος. Στη συνέχεια, με τη χρήση του προγράμματος Matlab πραγματοποιείται μια σειρά από προσομοιώσεις που δίνουν μια σαφέστερη εικόνα για την επίδοση του OFDM κατά το πρότυπο IEEE 802.11a. Οι προσομοιώσεις των μεταδόσεων λαμβάνουν χώρο τόσο σε περιβάλλον με λευκό Gaussian θορύβο αλλά και σε πιο ρεαλιστικά πολυδιαδρομικά περιβάλλοντα με Rayleigh fading. Τα αποτελέσματα δείχνουν τα πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης OFDM για την αποφυγή της διασυμβολικής παρεμβολής σε πολυδιαδρομικά ασύρματα κανάλια επικοινωνίας.