OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) é um técnica de
modulação que vem sendo adotada em diversos sistemas de comunicação
em altas taxas, como WiFi (IEEE 802.11). A idéia básica do OFDM consiste,
ao contrário das técnicas tradicionais, que transmitir todos os bits em um único
stream, em dividir os bits em diversos streams de taxa menor, que serão
transmitidos por subcanais paralelos. Como conseqüência, temos que o tempo
de cada símbolo é maior, tornando o sinal menos sensível a ruídos, a
multiplicidade de caminhos e a interferência intersímbolo (intersymbol
interference - ISI). Estes streams devem ser transmitidos por subcanais que
operem em freqüências ortogonais, para que não interfiram uns nos outros. A
modulação OFDM utiliza também uma técnica muito eficiente, chamada DFT
(discrete Fourier transform), e uma implementação também eficiente desta
técnica, a FFT (fast Fourier transform), para criar diversos subcanais utilizando
apenas uma freqüência de rádio.
A codificação dos bits a serem transmitidos deve ser feita no domínio da
freqüência. A transmissão destes bits ocorre agrupando-os nos chamados
“símbolos OFDM”. Após cada símbolo é inserido um tempo de guarda, para
permitir que eles se espalhem sem interferir no símbolo seguinte, evitando ISI
entre símbolos. Há também a possibilidade de ocorrer ISI dentro de cada
símbolo, o que é evitado combinando-se o uso da FFT com a adição ao
símbolo OFDM de um prefixo cíclico (cyclic prefix), igual aos últimos bits de
dados. Embora implique em perda de potência e de banda, visto que mais
dados serão transmitidos, esta solução computacionalmente eficiente resolve
o problema da ISI dentro de um símbolo OFDM.
Para que o sinal OFDM seja demodulado, são necessárias duas ações por
parte do receptor. A primeira é a sincronização temporal, que consiste em
determinar o tempo ótimo no qual a leitura dos símbolos deve ser feita. A
estrutura utilizada pelo OFDM – incluindo, por exemplo, o tempo maior de
duração de cada símbolo – permite um grau razoável de erro de sincronização
temporal sem que isto acarrete erro na recepção. A segunda ação, a
sincronização em freqüência, consiste em alinhar ao máximo a freqüência das
portadoras do receptor e do sinal transmitido. Isto deve ser feito com muita
precisão, pois a recepção correta do sinal depende da ortogonalidade das
subportadoras, o que pode ser severamente afetado se esta sincronização
não for precisa. Outro problema que o OFDM enfrenta quanto à implementação
está na razão pico-média (peak-to-average ratio – PAR). Como o sinal
transmitido é igual, no domínio do tempo, à soma de diversos sinais em banda
mais estreita, ele possui alta variação de valor. Isto implica em menor
eficiência e necessidade de um melhor amplificador de potência, um dos
componentes mais caros de um sistema de rádio. Algumas técnicas para
diminuir o PAR são cancelamento de pico – como filtros e clipping – e
mapeamento de sinal – esquemas que prefiram palavras de código de baixo
PAR.
1. Visão geral do WiMAX
