OFDM

OFDM방식 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

OFDM방식은 디지털 방송을 지상파로 보내기 위해 변조하는 방식중의 하나로 유럽에서 널리 쓰이는 방식으로 직교주파수 분할다중(OFDM)은 하나의 정보를 여러개의 반송파(캐리어)로 분할하고, 분할된 반송파간의 간격을 최소로 하기위해 직교성을 부가하여 다중시켜 전송하는 방법이다.

OFDM방식을 이해하는데 가장 중요한 것은 단일 캐리어방식과 OFDM방식의 시간-주파수축 상에서의 그림과 스펙트럼을 이해하는 것이다.

단일캐리어방식은 하나의 캐리어가 주파수대역을 넓게 차지하지만 캐리어의 전송시간은 짧다. 반면, OFDM방식은 여러개의 서브캐리어로 구성되어 있으며, 하나의 서브캐리어는 주파수대역이 좁은 대신 전송시간이 길다.

OFDM방식에서 그 다음으로 중요한 것은 주파수 분할된 서브캐리어들을 다중하는 것이다.

OFDM방식에 있어 마지막으로 중요한 사항은 직교성이다. 입력되어 분할된 신호에 반송파로서 정현파를 인가하여 변조하면 정현파의 주파수가 서로 다르면서 기본파의 정수배일때는 각 파동간 상호간섭이 없이 서브캐리어들을 합성하여 전송할 수 있다.

OFDM방식은 FDM의 일종이지만 송신데이터를 다수의 캐리어로 분할(멀티캐리어화)하여 이 캐리어들을 동기시켜 변조하는 조건을 기본으로, 직교함수계를 사용하여 캐리어간의 간격을 최소로 하는 방법이다. 이로 인해 멀티캐리어가 되어도 단일캐리어와 대등한 주파수 이용효율을 확보할 수 있다.

OFDM방식이 하나의 정보를 여러개의 반송파로 분할함으로써 전송시간은 길어지지만 에러발생시 특정주파수만 영향을 받으므로 에러정정을 거치면 효과적으로 복원될 수 있는 장점이 있다.

먼저 디지탈 방송을 보면 요즘 ofdm 방식을 사용 합니다.

전송상의 고효율을 위해 ofdm을 이용 하는데 먼저 기저 대역의 data들을 QAM변조후 이 신호들을 수식적인 가상 반송파에 분할하여 실어주고 이들을 동시에 전송 함으로써 전송 효율을 높임을 의미 합니다. 이런 방식을 OFDM이라 하는데 여기서 과거에는 각 부반송파들을 생성 하기 위해서 각각 하드웨어적으로 구현햇었으나 이는 비용이나 크기면에서 비효율적이었고 이를 좀더 집적화 시키기 위해 FOURIER 변환을 이용 해서 처리를 한 것입니다. 특히나 디지탈 방송의 경우 송신단에는 IFFT를 먼저 하고 나중에 수신단에서 FFT를 하는데 이는 앞서 말한 QAM 신호의 시간적 정현파를 주파수 영역으로 계산하기가 그 복잡성이 적어서 이를 먼저 실행 하는 것입니다.

다시말해 ofdm에서 IFFT와 FFT를 하는 이유는 OFDM의 기본 개념인 다수 반송파에 의한 동시 전송을 위해 이 다수 반송파들을 가가가 생성하기가 하드웨어적인 어려움이 잇어 이를 수식적으로 계산 하기 위해서 이를 사용하는 것입니다

1. 유럽, 일본 및 호주의 디지털TV 표준으로 채택될것으로 기대되는 변조기술임.

2. 고속 전송률을 갖는 데이터열을 낮은 전송률을 갖는 많은 데이터 열로 나누고 이들을 다수의

부 반송파를 사용하여 동시에 전송하는 방식임.

3. IFFT를 이용하여 변조기 설계가 가능하여 Single Carrier방식에 비해 ISI가 적고 Multicarrier방식

에 비해 변조기 제작이 쉬움.

4. IFFT와 FFT를 이용하여 여러채널이 한번에 변,복조기가 이루어지므로 고속전송이 가능함.

5. Multicarrier전송을 하지만 주파수 대역을 겹쳐 협대역 전송이 가능함.

6. 각 부반송파는 구간 T에서 정확한 정수개 사이클을 가지며 인접 부 반송파 사이의 사이클 수의

차이는 정확히 1이므로 직교성을 가지게 됨.

7. 완전한 ICI제거를 위해 guard internal 사용함.

8. 인접 채널 간섭을 제거하기 위해 윈도우를 사용함(raised consine을 많이 사용)

9. 무선 LAN에서 고속전송을 실현하기 위해 802.1a나 HIPERLAN/2에서 OFDM를 채택함.

0. 고스트에 강하고 기존 서비스에 방해를 주지 않는다는 특성을 가지고 있기 때문에 지상파 디지털

TV방송에 적합함.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 멀티캐리어 변조 방식의 일종으로, 멀티패스(multi-path) 및 이동수신 환경에서 우수한 성능을 발휘한다. 이 때문에 지상파 디지털 TV 및 디지털 음성 방송에 적합한 변조방식으로 주목을 받고 있다. OFDM은 주로 통신분야에서 연구가 진행되어 왔으나, EBU(European Broadcasting Union)가 제안한 디지털 음성방송 시스템의 변조방식으로 채택되면서 방송분야에서도 연구개발이 진행되었다.

OFDM의 원리

OFDM의 송신 신호는 다수의 디지털 변조파를 합해 놓은 것이다. 각 반송파의 변조 방식으로서는 음성 방송용에는 QPSK, 지상파 디지털 TV 방송용으로는 대역 이용 효율이 우수한 64QAM 등의 다치 변조방식이 잘 이용된다. OFDM에 의한 데이터의 전송은 전송 심볼을 단위로 하고 있다. 각 전송 심볼은 유효 심볼 구간과 가드 인터벌이라는 구간으로 구성된다. 가드 인터벌은 멀티패스(고스트)의 영향을 줄이기 위한 신호 구간이다.


OFDM의 특징

전송 대역폭과 비트 레이트가 일정한 단일 캐리어 방식과 비교하면, 송신 데이터를 NC개의 반송파에 분산하여 전송하는 경우, 전송 심볼 1개의 계속 시간은 단일 캐리어 방식의 약 NC 배가 된다. 이와 같이 전송 심볼 1개의 계속 시간이 단일 캐리어 방식보다 크게 길어지고 시간축에서 가드 인터벌을 부가하면 멀티패스(고스트)가 증가해도 전송특성의 열화가 적다.


데이터를 전송대역 전체에 분산하여 전송하기 때문에 특정 주파수 대역에 방해 신호가 존재하는 경우에도 그 영향을 받는 것은 일부 데이터 비트에 한정되며, 인터리브와 에러정정 부호로 효과적으로 특성을 개선할 수 있다.


멀티패스에 강한 특성이 있으므로 비교적 소전력의 다수 송신국을 이용하여 단일 주파수로 서비스 영역을 커버하는 SFN을 구성할 수 있다.


반송파가 같은 주파수 간격으로 정렬된 멀티캐리어 방식이므로 전송로에 비선형 특성이 존재하고, 상호변조에 의한 특성 열화가 발생하기 쉽다. 따라서 충분한 선형 영역에서 사용할 필요가 있다.

FFT(고속 퓨리에 변환)에 의한 변복조 처리가 가능하다.

[출처] OFDM방식[펌]|작성자 아자아자