Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 56

Wireless Basics – Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) und Störungsfestigkeit

21.12.2009 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Modulationsverfahren tragen wesentlich zur Störfestigkeit eines Funksignals bei; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Die schnelleren Varianten der WLANs und weitere moderne drahtlose Übertragungssysteme verwenden OFDM als Modulationstechnik. Neben der Möglichkeit, besonders viele Nutzdaten auf die Trägerschwindung aufzuprägen, besticht das System vor allem durch seine in der Praxis überaus nützliche hohe Störfestigkeit.

Für die schnellen Varianten der WLANs nach IEEE 802.11a wird die sog. OFDM-Modulation (Orthogonal Frequency Division Multiplex) verwendet.

Man spricht dann von Orthogonaler Modulation, wenn im Rahmen des Modulationsverfahrens nichtüberlappende Unterträger benutzt werden, also z.B. Unterträger mit verschiedener Amplitude, Frequenz oder Phase, die so konstruiert werden, dass sie spektral gesehen jeweils dort eine Nullstelle haben, wo die anderen Unterträger grade Informationen aussenden wollen.

Grundsätzlich lässt sich Orthogonale Modulation sowohl in Kombination mit Amplituden- aber auch in Kombination mit Winkelmodulation durchführen.

Bei OFDM wird, wie der Name schon sagt, ein System aus Unterträgern gewählt, die orthogonale Frequenzkomponenten haben. Die Abbildung 1 zeigt ein solches System.

Auf jeden dieser Unterträger kann man nun Information aufprägen. Das tut man sinnvollerweise aber jetzt nicht grade in der Dimension, in der die Orthogonalität definiert ist, sondern in anderen Dimensionen.

So wird man ein System von Unterträgern, die in der Frequenz orthogonal sind, in der Amplitude oder in der Phase modulieren, aber nicht in der Frequenz.

Der zu übertragende Bitstrom wird also zunächst in Gruppen zerlegt, deren Anzahl der der zur Verfügung stehenden Unterträger entspricht. In der Praxis lässt man gerne einige Unterträger für Steuerungs- oder Synchronisationsanwendungen frei, wie z.B. für ein Pilotsignal.

Die übertragende Datenrate bestimmt sich nun aus

  • der Rate, in der die Unterträger als Gruppe insgesamt erzeugt werden
  • der Anzahl der in einer Gruppe auf einen Unterträger modulierten Bits
  • der Anzahl der für die Datenübertragung nutzbaren Unterträger

Erzeugt man also z.B. pro Sekunde 2.000 Zyklen aus je 50 Unterträgern und moduliert auf jeden Unterträger z.B. mit 16-QAM vier Bits, kann man pro Zyklus die Informationen von 800 Bits unterbringen, also insgesamt 1,6 Mbit/s.

weiter mit: Spektrumserzeugung mittels einzelner modulierter Unterträger

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