直交 周波數 分割 多重 方式
(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)은 多衆 搬送波(multiple carrier frequencies)를 利用하여 디지털 데이터를 인코딩하는 方式이다. OFDM은 有無線을 不問하고 廣帶域 디지털 通信을 위한 一般的인 方法論으로 發展해 왔으며, 디지털 TV 및 오디오 放送,
디지털 加入者 回線
(Digital subscriber line, DSL) 인터넷 接續, 無線 네트워크, 그리고
4世代 移動 通信
等 多樣한 分野에서 應用되고 있다.
OFDM은 直交
符號化
周波數 分割 多重 方式(Coded OFDM, COFDM) 및 DMT(discrete multi-tone modulation)와 根本的으로 同一하며, 디지털 多衆 搬送波
變造
方式(digital multi-carrier modulation method)으로 쓰이는
周波數 分割 多重化
(frequency-division multiplexing, FDM) 方法論이다.
[1]
"符號化(coded)"라는 單語는
前方 誤謬 訂正
(forward error correction, FEC) 方式을 使用하는 데서 비롯되었다. 여러 個의 竝列 데이터 스트림이나 채널을 통해 데이터
[1]
를 餞送하기 위해 多數의 密接 間隔 直交 副搬送波(orthogonal sub-carrier) 信號가 使用된다. 各各의 副搬送波는
直交 振幅 變調
(quadrature amplitude modulation, QAM) 또는
位相 便이 變造
(phase-shift keying, PSK)와 같은 傳統的인 變造 體系를 使用하여 낮은 심볼율(symbol rate)에서 變調되며, 같은 帶域幅의 傳統的인 單一 搬送波(single-carrier) 變造 體系와 類似한 總 데이터 速度를 維持한다.
單一 搬送波 體系와 比較하여 OFDM이 더 效率的인 주된 理由는 複雜한 이퀄라이저 필터 없이도 酷毒한
채널
環境(例를 들어, 긴 구리線 內의 高周波 減衰, 협대역 干涉 및 多重 經路에 依한 周波數 選擇的 페이딩)에 對處할 수 있다는 點이다. 채널 이퀄라이제이션(Channel equalization)이 이처럼 簡單해 질 수 있는 理由는 OFDM이 急激하게 變造된 하나의 廣帶域 信號 代身 緩慢히 變造된 多數의
협대역
信號를 使用한다고 볼 수 있기 때문이다. 낮은 심볼率은 심볼들 사이의 適切한
保護 區間
(guard interval)을 維持할 수 있게 해 준다. 이를 通해 富豪間 干涉(Intersymbol Interference, ISI)을 除去할 수 있으며, echo와 time-spreading(아날로그 TV에서 各各 고스팅과 블러링으로 나타남)을 活用하여 다이버시티 利得(diversity gain), 卽
信號 對 雜音比
(signal-to-noise ratio, SNR) 또한 向上 시킬 수 있다. 나아가, 이 메커니즘은 旣存의 單一 搬送波 體系에서 發生하는 干涉은 防止하고 먼 거리의 여러 送信機들로부터 보내진 信號를 建設的으로 結合시킴으로써, 여러 隣接해 있는 送信機가 同時에 같은 信號를 同一한 周波數로 보낼 수 있도록 하는 單一 周波數 網(single frequency networks, SFNs)의 設計를 더욱 容易하게 한다.
OFDM 應用의 예
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旣存 OFDM 基盤 標準 및 製品에 關해 整理하면 다음과 같다.
有線
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- POTS 桐配線을 통한
ADSL
및
VDSL
廣帶域 接續.
- DVB-C2, 卽 向上된 버전의 DVB-C 디지털 케이블 TV 標準.
- 電力線 通信
(Power Line Communication, PLC).
- ITU-T
G.hn
, 卽 旣存의 住宅 配線(前線, 電話線 및
동축 케이블
)에 高速 LAN 環境을 提供하는 標準.
- TrailBlazer 電話線 모뎀.
- MoCA(Multimedia over Coax Alliance) 홈 네트워킹.
無線
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]
- 無線랜
(Wireless LAN, WLAN) 라디오 인터페이스
IEEE 802.11a
,
g
,
n
및 HIPERLAN/2.
- DAB/EUREKA 147
및 DAB+, DRM(Digital Radio Mondiale), HD 라디오, T-DMB, ISDB-TSB
디지털 라디오
시스템.
- DVB-T 및
ISDB-T
地上波
디지털 텔레비전
시스템
- DVB-H
및 T-DMB, ISDB-T, MediaFLO 포워드 링크 地上波 모바일 TV 시스템
- 와이 미디어 얼라이언스(WiMedia Alliance)가 提案한 無線
個人通信網
(Personal Area Network, PAN)
超廣帶域
(Ultra-wideband, UWB)
IEEE 802.15.3a
具現
OFDM 基盤의 多重 接續 技術인 OFDMA는 몇몇
4G
및 Pre-4G
携帶폰 네트워크
및 모바일 廣帶域 標準에서도 使用된다.
- 無線
MAN
/廣帶域 無線 接續(BWA) 標準
IEEE 802.16e
(또는 모바일
와이맥스
)의 移動性 方式
- 모바일 廣帶域 無線 接續
(MBWA) 標準 IEEE 802.20
- 3GPP
LTE
(Long Term Evolution) 4世代 모바일 廣帶域 標準의 다운링크. 以前에는 無線 인터페이스를 高速 OFDM 패킷 接續(High Speed OFDM Packet Access, HSOPA)이라고 명명했으나, 現在는 이볼브드 UMTS 帶域 라디오 接續(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access, E-UTRA)이라고 부름.
主要 機能
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長點
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- 다른 양측파대(double sideband) 變調 方式 또는 스프레드 스펙트럼(spread spectrum) 等에 비해 높은 스펙트럼 效率(spectral efficiency)을 보임
- 複雜한 時間 領域 이퀄라이제이션(time-domain equalization) 없이도 極甚한 채널 環境에 쉽게 適應함
- 협대역 내 同一 채널 干涉에 剛함
- 多重 經路 電波에 依해 誘發되는 富豪間 干涉(Intersymbol Interference, ISI) 및 페이딩에 對해 剛함
- 高速 푸리에 變換
(Fast Fourier Transform, FFT)을 利用한 效率的 具現
- 時間 同期化 誤謬에 對한 敏感度가 낮음
- (旣存
周波數 分割 多重化
와는 달리) 調整된 서브채널 受信機 필터가 不必要함
- 單一 周波數 네트워크(SFNs)를 容易하게 함. (i.e., transmitter macrodiversity)
短點
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- 도플러 效果
에 敏感함
- 周波數 同期化 問題에 敏感함
- 높은 첨두 電力 臺 平均 電力 비(peak-to-average-power ratio, PAPR)는 電力 效率이 낮은 線形 送信機 回路를 必要로 函
- 週期的 全治 富豪(cyclic prefix) 및
保護 區間
(guard interval)에 因한 效率 損失
같이 보기
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參考 文獻
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