Wie funktioniert OFDMA?

Question

Kann jemand freundlicherweise erklären, wie der Orthogonal Frequency Division Multiple Access funktioniert und welche Vorteile er in einfachem Englisch bietet, wenn man "Fourier" vermeidet? Ich bin total verwirrt über viele Beschreibungen, die "Fourier" -Dinge zur Erklärung verwenden. (Oder wenn jemand "Fourier" Dinge klarer machen kann, um zu verstehen ...)

Answer 1

Im drahtlosen Bereich ist es üblich, das Signal im Zeitbereich oder im Frequenzbereich zu betrachten. Zum Beispiel zeigt im Zeitbereich ein einfaches sinusförmiges Signal mit einer Frequenz von einem Hertz (ein Zyklus pro Sekunde und folglich eine Zeitperiode von einer Sekunde), dass auf der Zeitachse die Sinuswelle sich selbst nach einer Sekunde wiederholt. Wir können dasselbe Signal auch in der Frequenzdomäne betrachten, wo es nur eine Deltafunktion bei einer Hertz-Frequenz ist (im Frequenzbereich gibt die x-Achse die Frequenz und im Zeitbereich die x-Achse die Zeit an). Denken Sie an den Fourier als Tardis-Maschine, Sie schlagen einige Zahlen auf dieser Maschine ein und es bringt Sie zur Frequenzwelt, um zu zeigen, wie das selbe Ding dort existiert, und natürlich können Sie zur Zeitwelt zurückkommen, indem Sie den Prozess umkehren hat dich in der Frequenzwelt auf den ersten Platz gebracht. Es ist also leicht zu sehen, dass ein niemals endendes Zeitbereichssignal der Zeitperiode einer Sekunde nur durch einen Punkt in der Frequenzdomäne repräsentiert wird.

Was ist Orthogonalität? Um dies zu erklären, lassen Sie uns über Dinge nur im Frequenzbereich sprechen. Wie üblich werden die Signale in komplexen Zahlen oder komplexen Exponentialen dargestellt. Wir können diese komplexen Exponentiale oder Signale auch in Form zweidimensionaler Koordinaten betrachten, was als Vektordarstellung eines Signals bezeichnet wird. Eine Kosinuswelle der Magnitude eins wird dargestellt durch (1 + 0 * i) oder in Vektorform [1; 0] und Sinuswelle der Magnitude eins wird durch (0 + 1i) oder in Vektorform [0; 1] dargestellt. Zwei Signale werden als orthogonal bezeichnet, wenn das Skalarprodukt ihrer Vektoren gleich Null ist. Daher sind Kosinus- und Sinuswellen orthogonal zueinander. Das bedeutet einfach, dass, wenn wir diese beiden Signale im Zeitbereich betrachten, es einen Moment geben wird, in dem der Kosinus seinen Höhepunkt erreicht, aber gleichzeitig die Sinuswelle Null ist.

OFDM nutzen diese Eigenschaft der Orthogonalität aus und setzen Informationsbits auf diese orthogonalen Signale gleichzeitig. Da die Signale orthogonal sind, muss der Empfänger nur die Frequenz und die exakte Phase kennen, um alle Informationen abzurufen (durch Abtasten). Dieser Prozess bietet Schutz vor Intersymbolinterferenz (ISI), der Hauptvorteil der OFDM-Technik. Auch OFDM bietet einen großen Vorteil beim frequenzselektiven Fading, da es das Breitbandspektrum (Träger) in kleine Brocken von Spektren (Subträgern) aufteilt.

Ich hoffe, es könnte helfen.

Answer 2

Lassen Sie mich versuchen, Fourier Dinge leichter zu verstehen. Vielleicht hilft es. Jedes zeitabhängige Signal kann als die gewichtete Summe von Sinus- und Cosinus-Wellen geschrieben werden (was Sinus und Kosinus als Funktion der Zeit bedeutet). Das korrekte Gewicht eines bestimmten Sinus oder Kosinus gibt an, wie stark diese bestimmte Frequenz in Ihrem Signal vorhanden ist.

Auf der einen Seite können Sie Ihr Signal darstellen, indem Sie sagen, wie stark es zu jedem Zeitpunkt ist. Mit anderen Worten, es kann durch eine Funktion der Zeit dargestellt werden: Stärke (t).

Auf der anderen Seite können Sie auch dasselbe Signal darstellen, indem Sie angeben, wie stark jede Frequenz darin ist. Mit anderen Worten, es kann durch eine Funktion der Frequenz dargestellt werden: Gewicht (f),

Rechengewicht (f) von Stärke (t) heißt Fourier-Transformation. Rechenstärke (t) aus Gewicht (f) heißt inverse Fourier-Transformation.

Das hört sich kompliziert an, aber Ihre Ohren tun es ständig. Sie hören kein Zeitsignal, Sie hören Frequenzen, hohe und tiefe 'Noten'.

Die Berechnung von Fourier-Transformationen war früher sehr zeitaufwendig, bis eine sogenannte FFT (Fast Fourier Transform) erfunden wurde. Es ist nur ein Rechentrick und Sie müssen nichts davon wissen, um zu verstehen, was eine Fourier-Transformation ist.

Ich behaupte nicht, dass dies eine vollständige Antwort auf Ihre Frage ist, aber vielleicht hilft es.

PS. Wie für OFDMA sind natürlich Radiosignale keine Töne. Aber das Prinzip ist das gleiche.