UK 
EnglishТипова
PolskiOFDM та піднесучі Wi-Fi
Інтерактивний симулятор OFDM: як Wi-Fi розподіляє дані між ортогональними піднесучими, багатопроменеві відлуння та роль циклічного префікса проти ISI.
Про цю симуляцію
Ця симуляція будує сигнал OFDM з банку N ортогональних піднесучих, кожна з яких малюється як symbols[n]·cos(2π·fn·s + phases[n]) з fn = (n+1)/N, після чого вони підсумовуються й відображаються як єдина складена часова хвиля. Циклічний префікс, що дорівнює 25% довжини символу (як у реальному 802.11), можна вмикати й вимикати, багатопроменеве відлуння можна додати з налаштовуваною затримкою, а гаусоподібний шум підмішується відповідно до обраного SNR. Панель частотної області нижче показує амплітуду кожної піднесучої у вигляді кольорового стовпчика, з видимим спотворенням, коли циклічний префікс вимкнено за наявності багатопроменевості.
🔬 Що показано
Верхня панель малює кожну з N окремих косинусоїд піднесучих блідим кольором плюс яскраву складену хвилю OFDM, з затіненою областю циклічного префікса та пунктирною лінією, що позначає, звідки він скопійований з кінця символу. Нижня панель відображає амплітуду кожної піднесучої у вигляді стовпчика з градієнтною заливкою; коли циклічний префікс вимкнено, а багатопроменеве відлуння активне, випадкове спотворення поширюється на сусідні кошики, зображуючи міжсимвольну інтерференцію (ISI), а для N ≤ 16 малюються бліді sinc-подібні пелюстки, щоб проілюструвати, чому піднесучі математично ортогональні.
🎮 Як користуватись
Оберіть пресет Wi-Fi 802.11g (16 візуалізованих піднесучих, реальні параметри: 64-точкове FFT, 48 інформаційних піднесучих, смуга 20 МГц) або 802.11n (20 піднесучих, 52 інформаційні піднесучі), або перемкніться на Довільний, щоб розблокувати повзунок кількості піднесучих N (4–64, крок 4). Перемикайте Циклічний префікс, оберіть модуляцію (BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM — це змінює показник бітів на символ у панелі статистики), потім перетягніть Затримку багатопроменевості (0–5) з вимкненим префіксом, щоб побачити руйнування ортогональності, або підніміть повзунок Шум (SNR) від 40 дБ до 5 дБ, щоб побачити, як хвиля стає шумнішою.
💡 Чи знали ви?
Реальний Wi-Fi 802.11g передає свої 64-точкові символи FFT з 16-відліковим циклічним префіксом — саме те співвідношення 25%, що відтворене тут — кожні 4 мікросекунди (3.2 мкс символ + 0.8 мкс префікс), даючи інтервал піднесучих 312.5 кГц у каналі 20 МГц. Циклічний префікс працює тому, що перетворює лінійну згортку, спричинену багатопроменевими відлуннями, на циклічну, що дозволяє приймачу усунути спотворення каналу одним множенням на піднесучу замість складного еквалайзера.
Часті питання
Що насправді означає OFDM і навіщо використовувати багато піднесучих?
OFDM означає ортогональне частотне мультиплексування (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Замість передачі всіх даних на одній швидкій несучій, воно розподіляє їх між багатьма повільнішими вузькосмуговими піднесучими, що передаються одночасно. Оскільки піднесучі математично ортогональні — їхні частоти рознесені точно на кратні 1/тривалість-символу — вони можуть перекриватися за частотою без взаємних завад, що дозволяє впакувати більше даних у ту саму смугу, ніж передача кожної піднесучої окремо.
Для чого потрібен циклічний префікс і що станеться, якщо я його вимкну?
Циклічний префікс — це копія хвостової частини кожного символу OFDM, додана на початок перед передачею; у цій симуляції він фіксований на рівні 25% довжини символу, що відповідає реальному Wi-Fi. Він діє як захисний інтервал, що поглинає відбите багатопроменеве відлуння до прибуття справжніх даних символу. Вимкніть його, поки повзунок Затримка багатопроменевості вище нуля, і стовпчики частотної області стануть помітно спотвореними, а симуляція позначить «ISI — ортогональність порушено», оскільки затримане відлуння тепер просочується в наступний символ.
Чим відрізняються пресети Wi-Fi від режиму Довільний?
Пресет 802.11g фіксує 16 візуалізованих піднесучих (що представляють 48 реальних інформаційних піднесучих плюс 4 пілотні на 64-точковому FFT), а 802.11n використовує 20 (52 інформаційні піднесучі), обидва з каналом 20 МГц і заблокованим повзунком N. Режим Довільний розблоковує повзунок кількості піднесучих N від 4 до 64 з кроком 4, дозволяючи безпосередньо побачити, як кількість стовпчиків у частотній області та складність часової хвилі масштабуються з кількістю піднесучих.
Чому підвищення порядку модуляції (BPSK до 64-QAM) має значення?
Кожен вибір модуляції задає фіксоване значення бітів на піднесучу в панелі статистики — 1 для BPSK, 2 для QPSK, 4 для 16-QAM, 6 для 64-QAM — яке безпосередньо множиться на показники «Бітів / символ» і «Спектральна ефективність». Модуляції вищого порядку впаковують більше бітів у ту саму піднесучу й тривалість символу, тому реальні системи Wi-Fi та 5G переходять на 64-QAM або вище лише тоді, коли зв'язок має достатньо SNR, щоб розрізняти щільніші точки сузір'я.
Що моделюють повзунки Затримка багатопроменевості й Шум (SNR)?
Затримка багатопроменевості (0–5) додає затриману, зменшену за амплітудою луну складеної хвилі, намальовану блідим бурштиновим слідом, моделюючи сигнал, що відбивається від стіни чи об'єкта перед досягненням приймача. Шум (SNR) варіюється від 40 дБ до 5 дБ і підмішує випадковий амплітудний шум у часові відліки, масштабований так, щоб нижчі значення SNR давали помітно грубішу хвилю — відображаючи, чому модуляціям вищого порядку потрібен чистіший (з вищим SNR) канал для надійного декодування.