Mudanças entre as edições de "Orthogonal Frequency Multiplex Division (OFDM)"

Edição atual tal como às 13h57min de 30 de novembro de 2015

Introdução

A OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing) é uma técnica multi-portadora bastante difundida em sistemas digitais, principalmente nos sistemas sem fio devido sua robustez contra a seletividade em frequência do canal. A técnica consiste na divisão da largura de banda total em subcanais menores, utilizando subportadoras ortogonais entre si, possibilitando a sobreposição espectral das mesmas. A divisão em subcanais faz com que a taxa de transmissão seja reduzida em cada subcanal. Assim tem-se um aumento da duração do símbolo transmitido em cada subportadora, o que implica em uma diminuição da sensibilidade ao desvanecimento seletivo em frequência.

Modelo em Simulink

Primeiramente baixe o arquivo a seguir Sistema.zip. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:

open_system('System_OFDM')

ou

System_OFDM

Toolbox e blocos necessários

Para realização da simulação, é necessários o Communications System Toolbox html, pdf fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:

Simulink

Reshape;
Display.

Communications System Toolbox

Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar [Tools>Model Explorer]

Descrição do Modelo

O modelo simula um sistema OFDM genérico, a partir de uma sequencia de inteiros transmitidos. Primeiramente, o sinal de informação é modulado digitalmente de acordo com o tipo de modulação específica, seja ela QAM ou PSK. Em seguida, é realizado uma conversão do sinal serial-paralelo (S/P) em NFFT feixes de dados onde cada sinal modula uma subportadora gerando um vetor de NFFT sub-símbolos que formam o símbolo OFDM. Essas subportadoras passam pelo bloco OFDM Modulator onde é realizado a geração dos símbolos OFDM, a inserção do prefixo cíclico e a conversão paralelo-serial para transmissão pelo canal. Após a passagem pelo canal combinado com ruido AWGN o sinal o sinal chega ao receptor. Nele ocorre o processo inverso do transmissor, o sinal é novamente convertido para serial-paralelo, é removido o prefixo cíclico e a detecção dos símbolos OFDM. Por fim é realizado a demodulação dos sub-símbolos e a recepção do sinal.

Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo

Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:

NFFT -> Número de subportadoras de dados do sistema;
Cp -> Comprimento do prefixo cíclico;
Simbolos_OFDM -> Número de símbolos OFDM transmitidos por frame;
Rs -> Taxa de símbolo (b/s);
Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK);
M_ary -> Ordem da modulação;
maxDopplerShift -> Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz);
delayVector -> Discrete delays of channel (s);
gainVector -> Average path gains (dB);
LOSDopplerShift -> Doppler shift of line-of-sight component (Hz);
KFactor -> Ratio of specular power to diffuse power;
snr -> Relação sinal-ruído (SNR);
EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No).

Possibilidades de Testes

Os testes foram realizados nas versões 2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas.

Análise de sistemas OFDM com altas taxas de transmissão e com canais com múltiplos caminhos;
Alteração do número de subportadoras do sistema;
Comparação de resultados paras diferentes modulações (ou ordem de modulação);
Seria interessante a utilização de subportadoras pilotos para estimação e equalização de canal. Você pode habilitar essas subportadoras pelo bloco OFDM Modulator Baseband;
Altere, adicione ou retire os valores de atenuação e atraso do canal com múltiplos caminhos;
Alteração da taxa de transmissão para valores menores e maiores;
Perceber que com o aumento da taxa de transmissão e o canal com mais percursos com atrasos e atenuações maiores, a diferença de desempenho entre o sistema multi-portadora OFDM e o sistema de uma unica portadora.

Modelo adicional

O modelo abaixo mostra que o desempenho do sistema OFDM apenas em canal AWGN é igual ao desempenho do

sistema de portadora única, desde que a ordem da modula ̧c ̃ao nos dois sistemas seja a mesma. para abrir o modelo e executa-lo digite

ofdm_awgn

@@ Linha 1: / Linha 1: @@
-= Orthogonal Frequency Multiplex Division (OFDM) - Simulink=
+__TOC__
+==Introdução==
+A OFDM (''Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing'') é uma técnica multi-portadora
+bastante difundida em sistemas digitais, principalmente nos sistemas sem fio devido
+sua robustez contra a seletividade em frequência do canal. A técnica consiste na divisão
+da largura de banda total em subcanais menores, utilizando subportadoras ortogonais
+entre si, possibilitando a sobreposição espectral das mesmas. A divisão em subcanais
+faz com que a taxa de transmissão seja reduzida em cada subcanal. Assim tem-se um
+aumento da duração do símbolo transmitido em cada subportadora, o que implica em
+uma diminuição da sensibilidade ao desvanecimento seletivo em frequência.
+==Modelo em Simulink==
 [[Arquivo:ofdm_simulink.png | 750px]]
-Primeiramente baixe o arquivo a seguir [[Media:simulation_simulink_ber_performance.zip | Sistema.zip]]. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:
+Primeiramente baixe o arquivo a seguir [[Media:ofdm.zip | Sistema.zip]]. Descompacte e certifique-se que no Matlab você esteja no diretório onde descompactou o arquivo. Digite no terminal do Matlab:
 :;
   open_system('System_OFDM')
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 ==Toolbox e blocos necessários==
-Para realização da simulação, é necessário o '''Communications System Toolbox™''' [http://www.mathworks.com/help/comm/index.html html], [http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/comm/comm.pdf pdf] fornecido pelo próprio Simulink e os seguintes blocos:
+Para realização da simulação, é necessários o '''Communications System Toolbox''' [http://www.mathworks.com/help/comm/index.html html], [http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/comm/comm.pdf pdf] fornecido pelo próprio Simulink. A seguir temos os blocos utilizados no modelo de simulação:
 ;Simulink:
+* [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/reshape.html Reshape];
 * [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/display.html Display].
 ;Communications System Toolbox:
 * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/awgnchannel.html AWGN Channel];
-* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/bernoullibinarygenerator.html Bernoulli Binary Generator];
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/randomintegergenerator.html Random Integer Generator];
 * [http://www.mathworks.com/help/comm/digital-baseband-modulation.html Digital Baseband Modulation];
 * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/multipathrayleighfadingchannel.html Multipath Rayleigh Fading Channel];
 * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/multipathricianfadingchannel.html Multipath Rician Fading Channel];
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/ofdmmodulatorbaseband.html OFDM Modulator Baseband];
+* [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/ofdmdemodulatorbaseband.html OFDM Demodulator Baseband];
 * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/errorratecalculation.html Error Rate Calculation];
 * [http://www.mathworks.com/help/comm/ref/constellationdiagram.html Constellation Diagram];
@@ Linha 27: / Linha 39: @@
 Para uma melhor visualização dos blocos e subsistemas usar '''[Tools>[http://www.mathworks.com/help/simulink/ug/the-model-explorer-overview.html Model Explorer]]'''
-==Modelo e parâmetros==
+==Descrição do Modelo==
-; Bloco Bernoulli Binary Generator :
+O modelo simula um sistema OFDM genérico, a partir de uma sequencia de inteiros transmitidos.
-* bitRate -> Taxa de transmissão (b/s);
+Primeiramente, o sinal de informação é modulado digitalmente de acordo com o
-* symbolPerFrame -> Número de símbolos por frame.
+tipo de modulação específica, seja ela QAM ou PSK. Em seguida, é realizado uma
+conversão do sinal serial-paralelo (S/P) em NFFT feixes de dados
+onde cada sinal modula uma subportadora gerando um vetor de NFFT sub-símbolos que
+formam o símbolo OFDM. Essas subportadoras passam pelo bloco ''OFDM Modulator'' onde é realizado a geração dos símbolos OFDM, a inserção do prefixo cíclico e a conversão paralelo-serial para transmissão pelo canal. Após a passagem pelo canal combinado com ruido AWGN o sinal o sinal chega ao receptor. Nele ocorre o processo inverso do transmissor, o sinal é novamente convertido para serial-paralelo, é removido o prefixo cíclico e a detecção dos símbolos OFDM. Por fim é realizado a demodulação dos sub-símbolos e a recepção do sinal.
+==Parâmetros e Seleção das Configurações do Modelo==
+Neste modelo é possível controlar através das variáveis do bloco "Parâmetros do modelo", os parâmetros para realização do mesmo bem como eventual testes. Os parâmetros fornecidos por este bloco são:
-; Bloco Modulador Baseband and Demodulator Baseband:
+* NFFT -> Número de subportadoras de dados do sistema;
-* Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK,M-FSK,M-DPSK);
+* Cp -> Comprimento do prefixo cíclico;
-* M_ary -> Ordem da modulação.
+* Simbolos_OFDM -> Número de símbolos OFDM transmitidos por ''frame'';
+* Rs -> Taxa de símbolo (b/s);
-; Bloco Channel:
+* Modulação digital utilizada -> Escolha da modulação usada (M-QAM,BPSK,QPSK);
+* M_ary -> Ordem da modulação;
 * maxDopplerShift -> Maximum Doppler shift of diffuse components (Hz);
 * delayVector -> Discrete delays of channel (s);
@@ Linha 45: / Linha 61: @@
 * LOSDopplerShift -> Doppler shift of line-of-sight component (Hz);
 * KFactor -> Ratio of specular power to diffuse power;
-* inputSignal -> Potência do sinal de entrada (watts);
 * snr -> Relação sinal-ruído (SNR);
 * EbNo -> Relação sinal-ruído (Eb/No).
-==Testes que podem ser feitos==
+==Possibilidades de Testes==
 Os testes foram realizados nas versões  2014a e 2015a do software Matlab, funcionando perfeitamente nas mesmas.
+* Análise de sistemas OFDM com altas taxas de transmissão e com canais com múltiplos caminhos;
+* Alteração do número de subportadoras do sistema;
+* Comparação de resultados paras diferentes modulações (ou ordem de modulação);
+* Seria interessante a utilização de subportadoras pilotos para estimação e equalização de canal. Você pode habilitar essas subportadoras pelo bloco ''OFDM Modulator Baseband'';
+* Altere, adicione ou retire os valores de atenuação e atraso do canal com múltiplos caminhos;
+* Alteração da taxa de transmissão para valores menores e maiores;
+* Perceber que com o aumento da taxa de transmissão e o canal com mais percursos com atrasos e atenuações maiores, a diferença de desempenho entre o sistema multi-portadora OFDM e o sistema de uma unica portadora.
+;Modelo adicional
+* O modelo abaixo mostra que o desempenho do sistema OFDM apenas em canal AWGN é igual ao desempenho do
+sistema de portadora única, desde que a ordem da modula ̧c ̃ao nos dois sistemas
+seja a mesma. para abrir o modelo e executa-lo digite
+ ofdm_awgn