Основные параметры метода модуляции OFDM
Основные параметры метода модуляции OFDM приведены в таблице 2. В стандарте DVB-T предусмотрены два режима модуляции OFDM, названные режимами 8К и 2К, для которых используются два значения рабочих интервалов информационных символов: Tu1 = 896 мкс — для режима 8К и в 4 раза меньшее значение Тu2 = 224 мкс — для режима 2К. Этим рабочим интервалам соответствуют два значения частотного разноса несущих в групповом спектре OFDM: Dfl = 1/896 мкс = 1116 Гц и Df2 = 1/224 мкс = 4464 Гц (рис. 2б, в), при которых в групповом спектре OFDM содержится n1 = 6817 для первого режима и n2 = 1705 несущих — для второго режима модуляции. Общая ширина спектра группового сигнала в обоих случаях равна 7,61 МГц (рис. 2б, в).
Очевидно, что спектр группового OFDM сигнала можно разместить в эфирном радиоканале аналогового телевидения с полосой пропускания 8 МГц, обеспечивая между соседними радиоканалами защитные частотные интервалы примерно по 0,39 МГц.
Для каждого режима модуляции стандартом предусмотрены 4 относительных значения защитных интервалов равные 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32 длительности рабочего интервала. Соответствующие им абсолютные значения длительностей защитных интервалов и информационных символов в микросекундах и периодах тактовой частоты T0=7/64 мкс также приведены в табл. 2.
Таблица 2
Режим модуляции | 8К | 2К |
Длительность рабочего интервала Tu в мкс, в числе периодов T0 (*) | ||
Частотный разнос несущих Df=1/Tu, Гц | ||
Ширина радиоспектра группового сигнала несущих, МГц | 7,61 | 7,61 |
Относительная длительность защитного интервала, D/Tu | 1/4 1/8 1/16 1/32 | 1/4 1/8 1/16 1/32 |
Длительность защитного интервала D, в мкс, в числе периодов T0 (*) | 224 112 56 28 2048 1024 512 256 | 56 28 14 7 512 256 128 64 |
Длительность символа сообщения Ts=D+Tu, в мкс, в числе периодов T0 (*) | 1120 1008 952 924 10240 9216 8704 8448 | 280 252 238 231 2560 2304 2176 2112 |
Число несущих в спектре группового сигнала, n |
Примечания: (*) Тактовый период T0=7/64 мкс.
В модеме OFDM могут быть использованы следующие виды модуляции несущих группового сигнала: квадратратурная фазовая модуляция - QPSK, квадратурная амплитудная модуляция (16 - QAM или 64 - QAM) с равномерным или неравномерным расположением вершин векторов сигнала в кодовом пространстве сигналов.
Выбор конкретного вида модуляции из указанных производится в зависимости от требуемой скорости передачи данных с учетом избыточности, необходимой для их помехоустойчивого кодирования. Эту избыточность легко оценить, исходя из того, что при помехоустойчивом кодировании в модеме используются сверточные коды с относительными скоростями: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8, в результате чего скорость цифрового потока после помехоустойчивого кодирования увеличится в число раз, равное единице, деленной на относительную скорость кода.
Данные, необходимые для выбора вида модуляции в зависимости от требуемой скорости цифрового потока для различных значений относительной скорости сверточного кода и относительной длительности защитного интервала, - приведены в таблице 3. Эти данные таблицы не зависят от режима модуляции 8К или 2К, так как при переходе от режима 8К к режиму с уменьшением числа несущих в 4 раза одновременно в 4 раза увеличивается скорость передачи данных на каждой несущей.
В табл. 3 приведены значения отношения сигнал/шум, соответствующие вероятности ошибки Рош = 10-4 на выходе декодера Витерби для всех значений скорости кодирования, видов модуляции и различных моделей радиоканала.
Таблица 3
Требуемое отношение сигнал/шум после декодера Витерби для Pош = 2 10-4, дБ | Скорость передачи, Мбит/с | |||||||
Вид модуляции | Скорость кода | Гауссовский канал | Райсовский канал | Релеевский канал | A/Tu= 1/4 | A/Tu= 1/8 | A/Tu= 1/16 | A/Tu= 1/32 |
QPSK | 1/2 | 3.1 | 3.6 | 5.4 | 4.98 | 5.53 | 5.85 | 6.0 |
QPSK | 2/3 | 4.9 | 5.7 | 8.4 | 6.64 | 7.37 | 7.81 | 8.0 |
QPSK | 3/4 | 5.9 | 6.8 | 10.7 | 7.46 | 8.29 | 8.78 | 9.0 |
QPSK | 5/6 | 6.9 | 8.0 | 13.1 | 8.29 | 9.22 | 9.76 | 10.0 |
QPSK | 7/8 | 7.7 | 8.7 | 16.3 | 8.71 | 9.68 | 10.25 | 10.5 |
16-QAM | 1/2 | 8.8 | 9.6 | 11.2 | 9.95 | 11.06 | 11.71 | 12.0 |
16-QAM | 2/3 | 11.1 | 11.6 | 14.2 | 13.27 | 14.75 | 15.61 | 16.0 |
16-QAM | 3/4 | 12.5 | 13.0 | 16.7 | 14.93 | 16.59 | 17.56 | 18.1 |
16-QAM | 5/6 | 13.5 | 14.4 | 19.3 | 16.59 | 18.43 | 19.52 | 20.1 |
16-QAM | 7/8 | 13.9 | 15.0 | 22.8 | 17.42 | 19.35 | 20.49 | 21.1 |
64-QAM | 1/2 | 14.4 | 14.7 | 16.0 | 14.93 | 16.59 | 17.56 | 18.1 |
64-QAM | 2/3 | 16.5 | 17.1 | 13.3 | 19.91 | 22.12 | 23.42 | 24.1 |
64-QAM | 3/4 | 18.0 | 18.6 | 21.7 | 22.39 | 24.88 | 26.35 | 27.1 |
64-QAM | 5/6 | 19.3 | 20.0 | 25.3 | 24.88 | 27.65 | 29.27 | 30.1 |
64-QAM | 7/8 | 20.1 | 21.0 | 27.9 | 26.13 | 29.03 | 30.74 | 31.6 |
Спектральная плотность полного COFDM - сигнала является суммой всех парциальных составляющих и представлена на рис 5 для режима 2К и 8К, откуда видно, что ширина спектра в обоих режимах составляет примерно 8 МГц.
Рис. 5. Спектральная плотность OFDM – сигнала
Спектральная плотность могла бы быть весьма близкой к постоянной в полосе частот, которую занимают несущие, но длительность передаваемого OFDM символа больше, чем величина, обратная расстоянию между несущими, на величину защитного интервала. В связи с этим основной лепесток спектральной плотности мощности одной несущей несколько меньше удвоенного расстояния между несущими, поэтому спектральная плотность мощности сигнала OFDM в номинальной полосе частот (7,608258 МГц в режиме 2k и 7,611607 МГц в режиме 8k) не является постоянной. Уровень мощности на частотах вне номинальной полосы может быть уменьшен с помощью соответствующих фильтров.