Modelos matematicos para estimação do desempenho de sistemas de multiplexação por divisão em frequencias ortogonais

Transmissor

Receptor

a

2

s(t-

τ

2

)

a

1

s(t-τ

1

)

a

0

s(t)

-1.50 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 -1 0 1 Fase [rad] Amplitude Freqüencia [Hz] Freqüencia [Hz]

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Freqüencia [Hz] Amplitude

(b) Desvanecimento em um sistema

portadora única

(c) Desvanecimento em um

sistema OFDM

f [Hz]

f [Hz]

(a) Resposta em freqüência do canal

com desvanecimento seletivo

Conversor

Serial/Paralelo

c

₀

c

₁

c

_N-1

Σ

s (t)

sin(

ω

₀

t)

Re

Im

cos(

ω

₀

t)

Cplx

i

₀

+jq

₀

sin(

ω

₁

t)

Re

Im

cos(

ω

₁

t)

Cplx

i

₁

+jq

₁

sin(

ω

_N-1

t)

Re

Im

cos(

ω

_N-1

t)

Cplx

i

_N-1

+jq

_N-1

.

.

.

.

.

.

b

_k

_Modulador

Digital

c

_n

=i

_n

+jq

_n

i

₀

q

₀

i

1

q

1

i

_N-1

q

_N-1 -1 2N -1 2N -1 2N 1 2N 1 2N 1 2N

Conversor

Paralelo/Serial

b'(t)

.

.

.

sr(t)

Re

Im

Cplx

1

cos(

ω

t)

-sen(

ω

₁

t)

0

cos(

ω

t)

0

-sen(

ω

t)

cos(

ω

_N-1

t)

-sen(

ω

_N-1

t)

Re

Im

Cplx

Re

Im

Cplx

c'

n

=i'

n

+jq'

n

Detector

c'

₀

c'

₁

c'

_N-1

i'

₀

q'

₀

i'

₁

q'

₁

i'

_N-1

q'

_N-1

∫

4N

T

∫

4N

T

∫

4N

T

∫

4N

T

∫

4N

T

∫

4N

T

0

1

2

3

-1

0

1

0

1

2

3

-1

0

1

3

1

2

0

1

2

3

-1

0

1

0

1

2

-1

0

Componente em Fase

t[s]

t[s]

t[s]

t[s]

Componente em Quadratura

Componente em Fase

Componente em Quadratura

Sinal Transmitido

Sinal Recebido

2

2.5

3

3.5

4

4

6

8

1.5

0

2

0

0.5

1

-8

-6

-4

-2

tempo [s]

Amplitude

Legenda

Sinal Recebido

Sinal Amostrado

(a)

(b)

Conversor

Serial/Paralelo

c

₀

c

₁

c

_N-1

i

₀

+jq

₀

i

₁

+jq

₁

i

_N-1

+jq

_N-1

.

.

.

b

_k

_Modulador

Digital

c

_n

=i

_n

+jq

_n

IDFT

Real

Imag

s (t)

amostras

N

cos(

ω

_r

t)

-sen(

ω

_r

t)

Σ

Detector

c'

_L

b'

_L

sr(t)

2cos(

ω

_r

t)

-2sen(

ω

_r

t)

R

{sr

_bb

}

Im

{sr

_b

}

fs=Rs Amostrador fs=Rs

Im

{sr

_bb

}

Re Im Cplx Amostrador

R

{sr

_b

}

2

c'

₀

c'

₁

.

.

.

c'

_N-1

DFT

N

amostras

Conversor Paralelo/Serial

0 50 100 150 200 250 300 350 400 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 t[ms] s(t)

t

s(

t)

∆

T

T

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

-3

-0.5

0

0.5

-0.5

0

0.5

1

Tempo [s]

s(t-τ

)

Tempo útil

Tempo de

guarda

Sinal desejado

Símbolo

Anterior

Símbolo

Posterior

Interferência Intrasímbolo

s(t)

Tempo de

guarda

(b) Espectro do sinal OFDM recebido

f [Hz]

(a) Espectro do sinal OFDM transmitido

f [Hz]

Estimativa da Resposta do Canal

-0.50 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 1 1.5 2 Re [H(f)] freqüência normalizada -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -1 -0.5 0 0.5 1 Im [H(f)] freqüência normalizada Canal Pilotos Interpolação

0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 Re [c rec ] Im [c rec ] -0.50 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 1 1.5 2 Re [H(f)] freqüência normalizada -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -1 -0.5 0 0.5 1 Im [H(f)] freqüência normalizada Canal Pilotos Interpolação

0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 ℜ [c rec ] ℑ [c rec ]

Inserção

de

Zeros

Filtro FIR

Interpolador

-0.50 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 1 1.5 2 Re [H(f)] freqüência normalizada -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -1 -0.5 0 0.5 1 Im [H(f)] freqüência normalizada Canal Pilotos Interpolação 0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 Re [c rec ] Im [c rec ]

FFT

Inserção

de Zeros

IFFT

Plano complexo

[H(z)]

Re

Im

[H(z)]

Plano complexo

[H(z)]

Im

Re

[H(z)]

Amostras não nulas

Amostras não nulas

Amostras nulas

-0.50 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.5 1 1.5 2 Re [H(f)] freqüência normalizada -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -1 -0.5 0 0.5 1 Im [H(f)] freqüência normalizada Canal Pilotos Interpolação

0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 0 10 20 30 40 50 60 -2 -1 0 1 2 Re [c rec ] Im [c rec ]

∆

Hz

∆

Hz

Sub-portadoras

de dados

Sub-portadoras

de dados

Sub-portadoras

de dados

Portadoras Piloto

Sub-portadoras

de dados

Sub-portadoras

de dados

∆

Hz

∆

Hz

∆

Hz

∆/2

Hz

∆/2

Hz

∆/2

Hz

Símbolo

OFDM 1

Símbolo

OFDM 2

Estimativa

combinada

(c) Modulação 64QAM

-4

-2

0

2

4

-4

-2

0

2

4

n

ℜ

(c )

ℑ

(c

n

)

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

ℑ

(c

n

)

ℜ

(c

_n

)

(b) Modulação 16QAM

0

ℜ

(c

_n

)

0

1

1

-1

-1

ℑ

(c

n

)

(a) Modulação 4QAM

Q

I

)

q

,

i

(

f

_IQ

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

ℜ

(c

n

)

ℑ

(c

n

)

1

0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Limiares de Decisão

Probabilidade de

erro de Símbolo

ν

ν

Probabilidade de

erro de Símbolo

0

2

4

6

8

10

12

14

16

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído em dB

SER

Curva Teórica

Simulação

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

11

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

11

2

υ

2

υ

I

Q

"Braços" da

constelação

"Braços" da

constelação

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

10

1

Relação sinal-ruído em dB

SER

Curva Teórica

Simulação

0

1

2

3

4

5

6

7

8

3

4

5

6

7

8

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

Componente em Fase

Componente em Quadratura

2

ν

2

_ν

0

1

2

3

4

5

6

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

-6

-5 -4

-3

-2

-8

-7

-6

-5

-4

Componente em Fase

Componente em Quadratura

2

ν

2

ν

Símbolo da constelação MQAM sobreposta

Símbolo ilustrativo para a constelação

quadrada com 2M símbolos

2

ν

2

ν cos(45)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

10

1

Relação sinal-ruído em dB

SER

Curva Teórica

Simulação

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

0

1

2

Freqüência [MHz]

|H(f)|

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

10

-8

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda Curva Teórica Estimação Perfeita Estimação - FFT Estimação - Filtro FIR Estimação - Cúbica Estimação - Linear

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

5

10

15

20

25

30

35

r

x

Área de Integração

0 2

N

E

r

x

=

ξ

⋅

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

b

Modulador

s

h

0

h

1

h

J-1

h

* 0

h

* 1

h

* J-1

r

0

r

1

r

J-1

n

0

n

1

n

J-1

Σ

Demodulador

b

^

s

^

Estimação

do canal

Estimação

do canal

Estimação

do canal

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

γξ

x

Área de Integração

2

ξ

γ

=

x

h

0

sr

0

sr

1

sr

J-1

n

0

n

1

n

J-1

Combinação

Demodulador

b

^

c

^ Fonte Modulador IFFT e Prefixo Cíclico Sincronismo e Portadoras Piloto

c0

c1

c2

cN-1

p0

p1

pK-1

s

b

Conversor Serial/Paralelo Estimação do canal

H

* 0

H

* 1

H

* J-1 Estimação do canal Estimação do canal Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S

h

J-1

h

1

c

n

=i

n

+jq

n

10

15

20

25

30

35

40

45

10

-8

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

_Legenda

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

Curva Teórica sem Diversidade

Curva Teórica com Diversidade

10

15

20

25

30

35

40

45

10

-8

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

Curva Teórica sem Diversidade

Curva Teórica com Diversidade

Ant. 0

Área de Cobertura da Antena 1

Área de Cobertura da Antena 0

Estação 1

Acoplador

Direconal

Tx

Entrada

de Dados

Antena 0

TX e RX

Antena 1

RX

Estimador

de Canal

Rx

1

Rx

0

Combinador

Detector

Saída de

Dados

Estação 2

Acoplador

Direconal

Tx

Entrada

de Dados

Antena 0

TX e RX

Antena 1

RX

Estimador

de Canal

Rx

1

Rx

0

Combinador

Detector

Saída de

Dados

Enlace unidirecional

Enlace bidirecional

Enalace unidirecional

Enlace bidirecional Estação 1 Acoplador Direconal Tx Entrada de Dados Antena 0 TX e RX Antena 1 TX e RX Estimador de Canal Rx1 Rx0 Decodificador Espaço Temporal e Combinador Detector Saída de Dados Codificador Espaço Temporal Acoplador Direconal Enlace bidirecional Enlace bidirecional Estação 2 Acoplador Direconal Tx Entrada de Dados Antena 0 TX e RX Antena 1 TX e RX Estimador de Canal Rx1 Rx0 Decodificador Espaço Temporal e Combinador Detector Saída de Dados Codificador Espaço Temporal Acoplador Direconal Enlace bidirecional

Antena

de TX 0

0

.

0

0

θ

r

e

j

h =

k

c

1

.

1

1

θ

r

e

j

h

₌

* k

c

k

n

ruído e

interferência

Antena

de TX 1

Antena Rx

Estimação de

Canal

Combinador

0

h

1

h

Detector

por Distância

Mínima

0

h

1

h

k

~

c

~

c

k+1 k

ˆc

k+1

ˆc

* k+1

c

-k+1

c

0

5

10

15

20

25

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Simulação - Sem Diversidade

Simulação - Diversidade Tx

Simulação - Diversidade Rx

Antena

de TX 0

-k

c

* k

c

0,k

n

Antena

de TX 1

Estimação de

Canal

Combinador

1

h

3

h

Detector Máxima Verossimilhança

0

h

2

h

k

~

c

~

c

k+1 1,k

n

Estimação de

Canal

0

h

h

1

h

2

h

3 k

ˆ

c

k+1

ˆ

c

Antena

de RX 0

Antena

de RX 1

k+1

c

* k+1

c

Ant.

0

Ant.

1

H

0

(f)

H

1

(f)

IFFT

IFFT

Receptor

t=iT

t=(i+1)T

subportadora 1

subportadora 2

subportadora 3

subportadora 4

subportadora 1

subportadora 2

subportadora 3

subportadora 4

.

.

.

.

.

.

.

.

.

c

₁

c

3

c

5

c

7

c

9

c

11

c13

-c

₂

*

-c

_4*

-c

₆

*

-c

₈

*

-c

10

*

-c

12

*

-c

*

14

.

.

.

c

2

c

4

c

6

c

8

c

10

c12

c14

.

.

.

c

1

*

c

3

*

c

5

*

c

7

*

c

9

*

c

11

*

c13

*

.

.

.

OFDM OFDM

Ant.

0

Ant.

1

H

₀

(f)

H

₁

(f)

IFFT

IFFT

Receptor

subportadora 1

subportadora 2

subportadora 3

subportadora 4

subportadora 1

subportadora 2

subportadora 3

subportadora 4

...

...

c

₁

c

₃

c1*

c

₃

*

c2

-c

₂

*

c

₄

*

-c

₄

Piloto

Dados + Sinalização +

Sincronismo

Piloto

Piloto

Piloto

Ant

.0

Ant

.1

Dados + Sinalização +

Sincronismo

5

10

15

20

25

30

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica - sem diversidade

Simulação - SFC-OFDM

Curva Teórica - Diversidade de Tx

Dados + Sinalização +

Sincronismo

Piloto

1

Ant

.0

Ant

.1

Dados + Sinalização +

Sincronismo

Piloto

0

Relação sinal-ruído [dB]

5

10

15

20

25

30

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

SER

Legenda

Curva Teórica - sem diversidade

Simulação - SFC-OFDM

Curva Teórica - Diversidade de Tx

Curva Teórica - Diversidade de Rx

Ant.

0

Ant.

1

H

0

(f)

H

1

(f)

IFFT

IFFT

Receptor

t=kT

t=(k+1)T

.

.

.

p1

c1

c3

p3

c5

c7

p5

p2

c 2

c 4

p4

c 6

c 8

p6

.

.

.

-p 2*

-c2*

-c4*

-p 4*

-c6*

-c8*

-p 6*

.

.

.

p1*

c 1*

c 3*

p3*

c 5*

c 7*

p5*

.

.

.

subportadora 1

subportadora 2

subportadora 3

subportadora 4

.

.

.

subportadora 1

subportadora 2

subportadora 3

subportadora 4

.

.

.

OFDM OFDM

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

Ant.

0

Ant.

1

H

₀

(f)

H

₁

(f)

IFFT

IFFT

Receptor

sub-portadora 1

sub-portadora 2

sub-portadora 3

sub-portadora 4

sub-portadora 1

sub-portadora 2

sub-portadora 3

sub-portadora 4

...

...

p

₁

c

₁

p1*

c

₁

*

p2

-p

₂

*

c

₂

*

-c

₂

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

_Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

_Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

-400

0

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

x 10

-3

a

p

(a)

sinal OFDM

Gaussiana

0 .8 1

0 .8 1 5

0 .8 2

0 .8 2 5

0 .8 3

0 .8 3 5

-2

-1

0

1

2

3

x 1 0

-4

t e m p o [s ]

s

O F D M

(

t)

N

σ

σ

N

−

10

15

20

25

30

35

16

18

20

22

24

26

28

30

Potência de Entrada [dBm]

Potência de Saída [dBm]

Y

Amplificador Ideal

Amplificador Não Linear

A

_out

tempo [s]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

-150

-100

-50

0

50

100

150

τ

_c

s(t)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Número de portadoras 256 Número de símbolos 5000 Freq. Amostragem 25.6kHz Taxa calculada 3.28Hz Taxa simulada 3.30Hz

p

(ϖ

)

ϖ

Distribuição de Poisson Distribuição do número de ceifamentos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

p

(

ϖ

)

ϖ

Número de portadoras 256 Número de símbolos 5000 Freq. Amostragem 12.8kHz Taxa calculada 3.28Hz Taxa simulada 3.29Hz 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

p

(

ϖ

)

ξ

Número de portadoras 256 Número de símbolos 10000 Freq. Amostragem 12.8kHz Taxa calculada 3.28Hz Taxa simulada 3.30Hz Distribuição de Poisson Distribuição do número de ceifamentos Distribuição de Poisson Distribuição do número de ceifamentos

0 0.5 1 1.5 2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 x 10-3 Número de portadoras 256 Número de símbolos 5000 Freq. Amostragem 12.8kHz Média calculada 0.899ms Média simulada 0.823ms 0 0.5 1 1.5 2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Número de portadoras 256 Número de símbolos 5000 Freq. Amostragem 12.8kHz Média calculada 0.899ms Média simulada 0.824ms x 10-3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 x 10-3 Número de portadoras 256 Número de símbolos 10000 Freq. Amostragem 12.8kHz Média calculada 0.899ms Média simulada 0.824ms

τ

_c

τ

c

τ

_c

p

(

τ

)

c

p

(

τ

)

c

p

(

τ

)

c Distribuição da duração do ceifamento Distribuição de Rayleigh Distribuição da duração do ceifamento Distribuição de Rayleigh Distribuição da duração do ceifamento Distribuição de Rayleigh

τ

c

=2.2ms

t

₁

t

₂

τ

c

=2ms

pulsos ceifados

2.2

2.4

2.6

2.8

3

3.2

3.4

10

-7

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

limiar de ceifamento normalizado

SER

Curva Teórica

Simulação

2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

limiar de ceifamento normalizado

SER Curva Teórica Simulação

(b)

(a)

2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100

limiar de ceifamento normalizado

SER

Curva Teórica Simulação

10

15

20

25

30

35

40

45

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

Estimação - Linear

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

SER

Relação Sinal-Ruído [dB]

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

Estimação Perfeita

Estimação - FFT

Estimação - Filtro FIR

Estimação - Cúbica

10 20 30 40 50 60 70 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 Relação Sinal-Ruído [dB] SER Legenda

Curva Teórica - MRC sem ceifamento Curva Teórica - Alamouti sem ceifamento Curva Teórica - Ceifamento sem diversidade Simulação - MRC-OFDM com ceifamento Simulação - STC-OFDM com ceifamento

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 Relação sinal-ruído [dB] SER _Legenda

Curva Teórica - MRC sem ceifamento Curva Teórica - Alamouti sem ceifamento Curva Teórica - Ceifamento sem diversidade Simulação - MRC-OFDM com ceifamento Simulação - STC-OFDM com ceifamento

(a) (b)

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0

0.5

1

1.5

2

2.4

Potência de Entrada [W]

Potência de Saída [W]

Legenda

Resposta da pré-distorção

Resposta do Amplificador

Resposta resultante

Conversor

Serial/Paralelo

c

₀

c

₁

c

_N-1

i

₀

+jq

₀

i

₁

+jq

₁

i

_N-1

+jq

_N-1

.

.

.

b

_k

Modulador

Digital

c

_n

=i

_n

+jq

_n

IDFT

Real

Imag

amostras

N

cos(

ω

_r

t)

-sen(

ω

_r

t)

Σ

Pré-distorção

s (t)

Amp. Divisor de Potência

-sen(

ω

_r

t)

cos(

ω

_r

t)

Amostrador fs =Rs Amostrador fs =Rs

(a)

(b)

c

₀

c

₁

c

_N-1

i

₀

+jq

₀

i

₁

+jq

₁

i

_N-1

+jq

_N-1

.

.

.

b

_k Modulador Digital

c

_n

=i

_n

+jq

_n

-sen(

ω

_r

t)

Σ

Curva de

Compressão

s (t)

Amp.

cos(

ω

_r

t)

IDFT

Real

Imag

amostras

N

Conversor

Serial/Paralelo

Real

Imag

4cos(

ω

_r

t)

-4sen(

ω

_r

t)

r(t)

Amostrador fs =Rs Amostrador fs =Rs

c

₀

c

₁

c

₂

DFT

amostras

N

c

_N-1

Conversor

Paralelo/Serial

Real

Imag

i

_L

q

_L

Real

Imag

Curva de

Expansão

Real

Imag

Detector

b

_L

Modulador

Digital

b

c

.

.

.

PN1

PN2

PNk

Seletor

IFFT

IFFT

IFFT

IFFT

FFT

PNr

Recuperação

e sicronismo

PN

Detector

c

^

b

^

Conversor

Serial/Paralelo

c

₀

c

₁

c

_N-1

b

_k

_Modulador

Digital

c

_n

=i

_n

+jq

_n

IDFT

Real

Imag

s (t)

amostras

N

cos(

ω

_r

t)

-sen(

ω

_r

t)

Σ

Matriz

Walsh

Hadamard

.

.

.

(a)

Detector

c'

_L

_b'

L

r(t)

4cos(

ω

_r

t)

-4sen(

ω

_r

t)

Im

{r

_b

}

fs =Rs Amostrador fs =Rs Amostrador

DFT

N

amostras

Conversor

Paralelo/Serial

Re Im Cplx

Matriz

Walsh

Hadamard

c'

₀

c'

₁

.

.

.

c'

_N-1

(b)

0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 PAPR

Função Densidade de Probabilidade da PAPR

OFDM convencional OFDM com Walsh-Hadamard

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

WH-OFDM

OFDM convencional

10

15

20

25

30

35

40

45

50

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

WH-OFDM

OFDM convencional

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

Relação Sinal-Ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica

WH-OFDM

OFDM convencional

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

10

0

SER

Relação Sinal-Ruído [dB]

Legenda

Curva Teórica

WH-OFDM

OFDM convencional

h

₀

sr

0

sr

1

sr

_J-1

n

₀

n

₁

n

J-1

Combinação

Fonte Modulador IFFT e Prefixo Cíclico

s

b

Estimação do canal

H

* 0

H

* 1

H

* J-1 Estimação do canal Estimação do canal Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S

h

J-1

h

₁ Conversor Serial/Paralelo ΩN

Demodulador

b

^

c

^ ΩN

c

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

10

-14

10

-12

10

-10

10

-8

10

-6

10

-4

10

-2

10

0

Relação sinal-ruído [dB]

SER

Legenda

Curva Teórica - MRC sem ceifamento

Curva Teórica - Alamouti sem ceifamento

Curva Teórica - Ceifamento sem diversidade

Simulação - MRC-OFDM com ceifamento

Simulação - WH-MRC-OFDM com ceifamento

n

k Combinação Fonte Modulador

b

Estimação do canal Prefixo Cíclico FFT Conversor P/S ΩN

Demodulador

b

^

c

^ ΩN

c

STC ou SFC IFFT e Prefixo Cíclico Conversor Serial/Paralelo IFFT e Prefixo Cíclico Conversor Serial/Paralelo

h

0

h

1

H

1

H

₂

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 Relação sinal-ruído [dB] SER 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 Relação sinal-ruído [dB] SER Legenda

Curva Teórica - MRC sem ceifamento Curva Teórica - Alamouti sem ceifamento Curva Teórica - Ceifamento sem diversidade

Simulação - SFC-OFDM com ceifamento Simulação - WH-SFC-OFDM com ceifamento Legenda

Curva Teórica - MRC sem ceifamento Curva Teórica - Alamouti sem ceifamento Curva Teórica - Ceifamento sem diversidade Simulação - STC-OFDM com ceifamento Simulação - WH-STC-OFDM com ceifamento

Transmissor

Receptor

Móvel

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

σr

=0,5

σr

=1

σr

=2

σr

=4

r

p(r)

0

0

1/2π

θ

[rad]

−π

π

p(

θ

)

6 7 8 9 10 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 5 0 0.2 0.4

r

P[r]

σ

r

=0,5

σ

r

=1

σ

r

=2

σ

r

=4