📶 OFDM і Підносні WiFi

Ортогональні підносні · Циклічний префікс · Багатопроменеве поширення · 802.11

📶 OFDM і Підносні WiFi

WiFi використовує не одну радіонесну — а сотні, які передають одночасно. OFDM (мультиплексування з ортогональним частотним поділом) розміщує дані на десятках вузьких ортогональних підносних одночасно, досягаючи дуже високої спектральної ефективності і залишаючись стійким до багатопроменевого завмирання.

🔬 Що демонструється

Набір із N синусоїдальних підносних, кожна на різній частоті fn = n·Δf, де Δf = 1/Tсимвол, є математично ортогональними: їхні взаємні добутки, проінтегровані за один символьний інтервал, дорівнюють нулю. Це означає, що кожна підносна може бути декодована незалежно, незважаючи на перекриття спектрів. Циклічний префікс — копія кінцевої частини ЗПФУ, доданої на початку — є захисним інтервалом, що перетворює лінійну згортку (багатопроменевий канал) на циклічну і дозволяє застосувати простий однотакторний еквалайзер на кожній підносній. 802.11g використовує 64-точне ПФУ, 48 інформаційних підносних, 4 пілоти, 16-вибірковий ЦП при смузі 20 МГц.

🎮 Як використовувати

Перемикайте режими WiFi, щоб побачити розташування 52 активних підносних із нульовими підносними навколо постійного струму та на краях смуги (спектральна маска). Увімкніть затримку від відбиттів і збільшіть повзунок — без ЦП міжсимвольна інтерференція руйнує ортогональність (висоти стовпців спотворюються); з увімкненим ЦП кожна підносна все ще чисто відокремлена. Збільшуйте шум, щоб побачити, як 64-QAM потребує ВСШ >25 дБ, тоді як BPSK працює вже від ~5 дБ.

💡 Чи знали ви?

Кожен смартфонний чіп WiFi містить 64-точне ПФУ/ЗПФУ, яке виконує 20 мільйонів символів на секунду. WiFi 6 (802.11ax) збільшив розмір до 1024-точного ПФУ з 980 інформаційними підносними в каналі 80 МГц. 5G NR також використовує OFDM — з налаштовуваними кроками підносних 15, 30, 60, 120 або 240 кГц залежно від частотного діапазону. Робота Роберта Чана 1966 року в Bell Labs вважається однією з основоположних у багатоносійних системах.