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

Spektrumserzeugung mittels einzelner modulierter Unterträger

Hat man diese Vorbereitungen getroffen, stehen nun die einzelnen modulierten Unterträger bereit. Stellt man diese alle nebeneinander, so erzeugt man ein übersichtliches Spektrum. Dieses ist begrenzt durch die Mittenfrequenzen des jeweils unteren bzw. oberen Unterträgers.

Weiter vorne im Kapitel haben wir gesehen, dass man mittels der Fourier-Transformation aus einer beliebigen Schwingung ein solches Frequenzspektrum mit diskreten Werten erzeugen kann. Dies hatten wir auch an einem Beispiel gezeigt und diese Art der Transformation ist zudem auch die Grundlage für alle Systeme, die analoge Signale in digitale umwandeln – schlicht abtasten.

Jetzt können wir einen besonderen „Trick“ anwenden: mathematisch gesehen kann man die Fourier-Transformation auch in der Rückrichtung durchführen, also aus einem diskreten Frequenzspektrum ein entsprechendes Signal „bauen“, welches die gesamten Frequenzanteile enthält.

Gleiches passier bspw. auch, wenn wir eine CD anhören, die Informationen liegen hier ebenfalls in digitaler Form vor und der CD-Spieler macht daraus ein analoges, für uns hörbares Signal. Eine solches Vorgehen heißt auch „Fourier-Rücktransformation“ oder „Inverse Fourier Transformation“.

Manchmal will man auch ausdrücken, dass der für diese Transformationen zugrundeliegende Algorithmus besonders schnell ist. Dann spricht man von Fast Fourier Transformation FFT oder Inverser Fast Fourier Transformation IFFT.

Das durch die IFFT konstruierte Signal hat eine Reihe von Vorteilen. Die Unterträger wurden ja so gewählt, dass sie sich gegenseitig nicht stören. Also kann jeder Unterträger das ihm zu Verfügung stehende Frequenzspektrum vollständig ausnutzen. Das ist eine elegante Lösung des sonst oft anstehenden Problems der sog. Intersymbol-Interferenz, wo sich die zulässigen Symbole gegenseitig stören und es gar keiner äußeren Einflüsse bedarf, um die Signalqualität ernsthaft herabzusetzen.

Das transformierte Summensignal „erbt“ jetzt die Eigenschaften seiner Teilsignale. Es ist ein sehr „sauberes“ Signal ohne weitere Störkomponenten und kann ebenfalls das ihm zur Verfügung gestellte Spektrum vollständig ausnutzen. Gleichzeitig werden aber kaum (theoretisch: gar keine, praktisch: einige wenige) unerwünschte Frequenzen neben dem Summensignal erzeugt und die Trennung von anderen Summensignalen auf benachbarten Frequenzbereichen ist sehr gut.

Deshalb benötigt man auch im Gegensatz zu den meisten anderen Modulationsverfahren keine steilflankigen Filter. Auch auf der Empfängerseite ist OFDM sehr günstig, weil durch die Umkehrung der Funktion, mit der man das Signal konstruiert hat, die einzelnen Unterträger wieder schön vereinzelt und anschließend demoduliert werden können.

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