Stichpunkte

Allgemein
	OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ist ein Mehrträgerverfahren
	werden mehrere tausend Träger gleichzeitig moduliert
	Anstatt einen einzelnen Träger zu modulieren
	Jeder einzelne Träger ist phasen- und (ab 4 bit pro Symbol zusätzlich) amplitudenmoduliert und trägt von daher die Information von mehreren Bits (typischerweise 2 bis 6 bit) pro Symbol
	Vorteil: Die Symboldauer ist gegenüber Einträgerverfahren sehr viel länger
	da die Daten parallel statt seriell übertragen werden
	Das resultierende Hochfrequenzsignal liegt also um ein Tausendfaches länger stabil „in der Luft“. Dies bringt Vorteile insbesondere beim Mehrwegempfang (d.h. bei Echos)
	verschlechtern Echos den Empfang nicht
	durch den OFDM-Parameter „Schutzintervall“ festgelegten Zeitspanne
	Bis zu einer bestimmten
	Je größer das Schutzintervall
	umso länger darf das Echo sein
	bei z.B
	250 µs werden Signalwegunterschiede bis zu 75 km toleriert
	dass mehrere Sender (mit identischem Signal) auf derselben Frequenz senden dürfen (Gleichwellennetz/Single Frequency Network)
	Gleichzeitig bedeutet dies aber auch
	dass weiter als das Schutzintervall entfernte Sender keinen signifikanten Anteil am lokalen Gesamtsignal stellen
	Es muss nur sichergestellt werden
	Gleichwellennetze verbessern die Frequenzplanung und die Empfangssituation erheblich und erlauben durch konstruktive Interferenz niedrigere Sendeleistungen
	Rechenbeispiel: Mit 8192 Trägern
	64-QAM-Modulation (entspricht 6 bit pro Träger) und einer Symboldauer von einer Millisekunde lassen sich also 8192 * 6 * 1 / 1.e-3 = 49152000 bit/s übertragen
	Wird das Symbol kurz wiederholt („gelooped“)
	entspricht die Wiederholungszeit dem Schutzintervall
	Für großflächige terrestrische Übertragungen sind 50 µs bis 250 µs Schutzintervall notwendig
	die maximale Datenrate im Beispiel würde damit um 5% bis 25% sinken
	Anwendungsbeispiele: DAB mit 192 bis 1536 Trägern (auf ca
	5 MHz Bandbreite) DRM mit 88 bis 460 Trägern (auf ca
	1
	4 bis 20 kHz Bandbreite) DVB-T mit 2048 und 6144 Trägern (auf ca
	6
	5 MHz Bandbreite) 54 MBit-WLAN (nach IEEE 802.11g) mit 52 Trägern Erzeugung: OFDM-Signale werden überwiegend mit komplex rechnenden IFFTs erzeugt
	5 bis 7
	Die IFFT garantiert
	dass alle Träger orthogonal zueinander stehen. OFDM-Signal im Zeitbereich OFDM-Signal im Frequenzbereich Empfang: Auf Empfängerseite müssen die einzelnen Träger aus dem Signalgemisch separiert werden
	Dies könnte mit einzelnen Filtern geschehen
	was allerdings bei mehr als einer Handvoll Frequenzen zu aufwendig wird
	Daher wird heutzutage bei allen OFDM-Decodern zum Empfang eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) benutzt
	die die IFFT beim Sender rückgängig macht
	Die Eingangsdaten der FFT sind die digitalisierten Werte des Signals aus einem Analog-Digital-Wandler (ADC)
	Problematisch und aufwendig bei einem OFDM-Empfänger ist die Synchronisation auf das empfangene Signal
	da der Empfänger keine direkte Zuführung des Sendetaktes hat. Üblicherweise laufen dazu mehrere Synchronisationsstufen hintereinander ab
	dass alle Träger exakt auf die FFT-Träger fallen (entspricht einer Streckung/Stauchung und Verschiebung des Spektrums)
	Zunächst muss der Sampletakt des ADCs so justiert werden
	Durch das Vorhandensein von Echos gibt es Zeitpunkte
	an denen das Spektrum die größte Energie aufweist und daher das Signal insgesamt am besten ist
	Diese Zeitpunkte werden über bestimmte Referenzsymbole bzw
	Pilotträger mit einer Auto-Korrelation gefunden
	Als letztes muss die für QAM notwendige Phasenreferenz extrahiert werden (sog
	Kanalschätzung)
	Je nach OFDM-Verfahren unterstützen verschiedene Zusatzsignale diese Sychronisation
	Bei DAB überträgt man dazu ein Symbol lang gar keine Energie (Nullsymbol) und anschließend ein sog
	Phasenreferenzsymbol zur exakten Frequenz- und Zeitsynchronisation
	DVB-T nutzt ein systematisch über die Träger hinwegwanderndes Muster von Pilottönen
	Mithilfe dieser Pilottöne kann die Phasenänderung über die Frequenz und Zeit hinweg ermittelt werden.

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