Multiplexage par répartition orthogonale en fréquence (OFDM)
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est une technique de modulation numérique multiporteuse dans laquelle un flux de données est transmis en parallèle sur de nombreuses sous-porteuses étroites et orthogonales. Elle a été développée pour réduire les interférences et améliorer la robustesse face à la propagation multipath dans les systèmes sans fil. La transmission parallèle augmente la résilience face à l'évanouissement sélectif en fréquence et simplifie l'égalisation dans le récepteur.
Caractéristiques techniques clés
Orthogonalité
Les sous-porteuses sont espacées de manière à se chevaucher dans le domaine fréquentiel sans interférence mutuelle, maximisant ainsi l'efficacité spectrale.Sous-porteuses et modulation
Un canal OFDM de 20 MHz utilise typiquement des dizaines à des centaines de sous-porteuses. Chaque sous-porteuse est modulée en utilisant QPSK, 16-QAM ou 64-QAM, selon les conditions du canal, pour optimiser le débit et la fiabilité.Traitement IFFT/FFT
Les signaux OFDM sont générés à l'aide d'une transformée de Fourier rapide inverse (IFFT) et démodulés avec une FFT. Cela permet une mise en œuvre efficace sur des processeurs de signal numérique (DSP) ou d'autres plateformes matérielles.Intervalle de garde / Préfixe cyclique
Pour atténuer l'interférence entre symboles (ISI) causée par la propagation multipath, un préfixe cyclique est inséré entre les symboles OFDM.
Distinction
FDM vs. OFDM
Le multiplexage par répartition en fréquence (FDM) classique utilise des porteuses séparées avec des bandes de garde. L'OFDM repose sur des sous-porteuses orthogonales étroitement espacées sans bandes de garde, améliorant l'efficacité de la bande passante.
OFDM vs. OFDMA
L'OFDMA est l'extension multi-utilisateurs de l'OFDM. Elle permet la communication simultanée avec plusieurs utilisateurs en attribuant dynamiquement des groupes de sous-porteuses (Unités de ressources) à différents utilisateurs.
Exemples d'application
Wi-Fi: Utilisé dans le Wi-Fi 4 (802.11n) et le Wi-Fi 5 (802.11ac) pour la modulation de la couche PHY
Réseaux mobiles: La liaison descendante LTE utilise l'OFDM ; la liaison montante utilise le SC-FDMA
Diffusion numérique: DVB-T, DVB-T2 pour la télévision terrestre
Communication par ligne électrique: Employé dans des technologies telles que HomePlug
5G NR: Utilise un OFDM évolutif avec un espacement de sous-porteuses variable sur les bandes de fréquence pour prendre en charge des applications telles que le Mobile Broadband amélioré (eMBB) et la communication ultra-fiable à faible latence (URLLC)