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RÉSUMÉ
L’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) est utilisé dans les réseaux sans fil et les réseaux cellulaires, sans oublier la télévision numérique. Il consiste à transmettre les données en parallèle sur un très grand nombre de sous-porteuses.Cet article montre comment une telle transmission se fait simplement à partir de transformées de Fourier et comment est obtenue l’orthogonalité entre sous-porteuses. Il aborde les avantages, mais aussi les problèmes posés par l’OFDM dans les systèmes radios et les techniques permettant de les compenser. Il expose enfin brièvement le paramétrage de l’OFDM pour différents systèmes radios.
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The OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) is used in wireless and cellular networks as well as in digital television. Its function is to transmit parallel data on a significant number of subcarriers. In this article we explain how such transmission is effected simply through Fourier transforms and how orthogonality between the subcarriers is achieved. We not only review the advantages of the OFDM but also the issues it raises in radio systems as well as the techniques which allow us to address them. Finally, we briefly present the OFDM parameterization for various radio systems.
Auteur(s)
-
Xavier LAGRANGE : Professeur - Télécom Bretagne
INTRODUCTION
L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) est utilisé dans les réseaux sans fil et les réseaux cellulaires et pour la télévision numérique. Il consiste à transmettre les données en parallèle sur un très grand nombre de sous-porteuses. Ce traité montre comment une telle transmission se fait simplement à partir de transformées de Fourier et comment est obtenue l'orthogonalité entre sous-porteuses. Il aborde les avantages mais aussi les problèmes posés par l'OFDM dans les systèmes radios et les techniques permettant de les compenser. Il expose enfin brièvement le paramétrage de l'OFDM pour différents systèmes radios.
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KEYWORDS
radio transmission | cellular networks | wireless networks | digital television
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Principe du SC-FDMA5. Exemples d'utilisation d'OFDM
L'OFDM est utilisé dans la plupart des transmissions sans fils : réseaux locaux sans fils WiFi (ou plus exactement IEEE 802.11a et IEEE 802.11g), réseaux cellulaires LTE et WiMax, télévision numérique terrestre (DVB-T, DVB-T2), mais également pour la transmission sur fil en ADSL. Dans le domaine des réseaux cellulaires radios, alors qu'il y a eu des débats importants dans les années 1990 sur les avantages respectifs du TDMA (utilisé pour GSM) et du CDMA (utilisé pour le système américain IS-95 puis pour l'UMTS), l'OFDM est considéré comme la meilleure technique de transmission et le sujet ne fait plus débat.
Dans le tableau 1, nous présentons quelques paramétrages possibles pour les systèmes WiFi, WiMAX, LTE et DVB-T2. Les réseaux sans fils WiFi (norme IEEE 802.11g) ont été un des premiers systèmes à utiliser la transmission OFDM. Le nombre de sous-porteuses est relativement restreint (64). Les systèmes plus récents peuvent utiliser des tailles de FFT beaucoup plus importantes (jusqu'à 32 768 en DVB-T2). LTE dispose de plusieurs modes de transmission mais tous ont le même écart entre sous-porteuses. Suivant la ressource spectrale dont dispose l'opérateur, il peut fixer la taille de la FFT, ce qui détermine la bande du signal transmis (celle-ci est donnée par le produit du nombre utile de sous-porteuses et de l'écart entre deux sous-porteuses).
Le système DVB-T2 permet de jouer sur une dimension supplémentaire : l'écart entre sous-porteuses. Si on considère une bande de 8 MHz, il est possible d'utiliser une transmission avec envrion 32 000 sous-porteuses. Dans ce cas, l'écart Δf entre sous-porteuses est très faible, ce qui signifie que la durée d'un symbole OFDM est très grande. En revanche, la qualité de la réception est très sensible à l'effet Doppler. On réserve un tel mode de transmission au cas de la télévision fixe. L'utilisation en contexte mobile impose un nombre de porteuses plus faible (un millier).
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERROU (C.), LE FLOCH (B.), ALARD (M.) - Coded orthogonal frequency division multiplex. - Proceedings of the IEEE, 83(6), p. 982-996, juin 1995.
-
(2) - LE ROUX (J.) - La transformée de Fourier et ses applications (partie 1). - Techniques de l'ingénieur [AF 1 440], avr. 2007.
-
(3) - LE ROUX (J.) - La transformée de Fourier et ses applications (partie 2). - Techniques de l'ingénieur [AF 1 441], avr. 2007.
-
(4) - SARI (H.) - Transmission des signaux numériques. - Techniques de l'ingénieur [E 7 100], juin 1995.
-
(5) - WEINSTEIN (S.B.) - The history of orthogonal frequency-division multiplexing. - IEEE Communications Magazine, 47(11), p. 26-35, nov. 2009.
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