COFDM

          COFDM   (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

COFDM  modulación (múltiples frecuencias portadoras ortogonales) en amplitud y fase con una tasa de símbolos muy baja y una alta eficiencia espectral.
Es una técnica compleja de modulació de banda ancha utilizada para transmitir información digital a través de un canal de comunicaciones, que combina potentes métodos de codificación más el entrelazado para la corrección de errores en el receptor. COFDM modula la información en múltiples frecuencias portadoras ortogonales donde cada una esta modulada en amplitud y fase y lleva una tasa de símbolos muy baja además de tener una alta eficiencia espectral. Se obtiene una modulación específicamente diseñada para combatir los efectos multitrayecto y otros tipos de interferencias que afectan a receptores.
Es un tipo de modulación OFDM especialmente apropiado para las necesidades de los canales de difusión terrestre

COFDM mejoras de OFDM:
COFDM  tiene  mayor protección contra errores ( mejora la codificación)
COFDM es una mejora de OFDM para canales muy selectivos o variantes ya que puede soportar multitrayecto severo, la presencia de interferencias de banda estrecha de co-canal, la cancelación de la señal, el ruido de impulsos y la reducción rápida de la amplitud de la señal. La codificación (la “C” en COFDM) es el ingrediente clave. Sin embargo, los resultados deseados solo se logran cuando la codificación se integra estrechamente con el sistema de OFDM junto con el entrelazamiento de portadoras.
Las características comunes de COFDM y OFDM son:
− La ortogonalidad.
− Los esquemas de modulación de las portadoras.
− La adición del intervalo de Guarda.
− La sincronización.
− La ecualización.

Aunque la ortogonalidad y los esquemas de modulación de las portadoras son propios de OFDM, la adición del intervalo de guarda, la sincronización y la ecualización ya son mejoras pertenecientes de OFDM.
Las mejoras de COFDM sobre OFDM  son:
− La codificación contra errores.
− El entrelazamiento de las portadoras de datos en frecuencia o en tiempo y frecuencia.
− La información de estado del canal (Channel State Information) combinado con la decodificación con decisión Flexible (Soft-Decision Decoding) para incrementar el desempeño del codificador de Víterbi.

Caracteristicas COFDM:
La característica principal COFDM  es la protección contra los ecos (protección contra interferencias)
La duración de los bits es superior a los retardos, evitando ecos y permitiendo reutilizar las mismas frecuencias en antenas vecinas.
Tener una menor tasa de símbolos por portadora se traduce en un periodo de símbolo más grande, lo que proporciona protección contra los ecos producidos por los múltiples caminos que toma la señal en su propagación. Este caso se da frecuentemente en las grandes ciudades, donde se puede recibir una señal directa del transmisor más una cierta cantidad de señales retardadas por las reflexiones con los edificios.
El hecho de tener un gran número de portadoras sobre las que se distribuye la información proporciona una protección contra interferencias co-canal, ya que si se pierde la información de una portadora debido a estas interferencias se pierde una pequeña porción de información que no tiene por qué ser relevante para la calidad de la transmisión.
La señal modulada tiene una intervalo de guarda, que es un período en el que la señal se mantiene constante, repitiendo un símbolo. De esta forma las señales que lleguen con un retardo menor que ese tiempo de guarda se pueden aprovechar como señales constructivas para mejorar la recepción.

Ventajas y desventajas COFDM:

La característica principal COFDM  es la protección contra los ecos (protección contra interferencias)

• Protección contra desvanecimiento selectivo de las portadoras: La desventaja de la modulación OFDM es el desvanecimiento o distorsión que provoca disminución de potencia.

Un desvanecimiento es una distorsión provocada por las variaciones de las características físicas del canal que tiene como resultado una disminución de la potencia recibida que es la desventaja de OFDM. Como solución se agrega a la modulación OFDM un codificador de canal compuesto de dos elementos: un código convolucional y un entrelazador de portadoras ya sea al nivel de bis o símbolos. El efecto conjunto del código convolucional y del entrelazador puede verse como un promediado de los desvanecimientos locales sobre todo el espectro de la señal.

• Modulación Jerárquica: La modulación jerárquica QPSK permite transmitir dos servicios con menos interferencias que con QAM

La modulación jerárquica permite integrar la modulación QPSK dentro de la constelación de QAM de 16 o más niveles permitiendo transmitir dos servicios al mismo tiempo y hace que la transmisión QPSK sea menos susceptible a las interferencias que en el caso de QAM de 16 o de más niveles no jerárquicos. Bajo este criterio se puede transmitir en un flujo de datos de baja prioridad el servicio de  HDTV y en el flujo de alta prioridad el servicio de SDTV.

• Alta eficiencia espectral: Mayor aprovechamiento del espectro.

Debido a que cada portadora es traslapada una con otra con la técnica o esquema de modulación por multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) se logra incrementar notablemente la tasa binaria útil a transmitir comparado con respecto a la técnica de FDM.

• Simplificación de la ecualización:

Una de las características de este esquema de modulación es que facilita la ecualización en el receptor, debido a que distribuye una serie de portadoras llamadas portadoras pilotos a lo largo de todo el ancho de banda que se va a usar en la transmisión, por lo tanto, es muy fácil hallar la respuesta en frecuencia del canal mediante la transmisión de una secuencia de entrenamiento, es decir, una serie de portadoras pilotos con lo que se consigue eliminar o reducir la influencia del canal sobre los datos transmitidos.

• Protección contra interferencias de intersímbolos (ISI): Intervalo de guardia.

La utilización del intervalo de guarda provee la tolerancia contra la interferencia de intersímbolo. Mientras el retardo de las señales que llegan al receptor COFDM sea menor que el intervalo de guarda se consigue con esto evitar que unos símbolos OFDM se vean afectados por otros, solo permaneciendo de este modo la interferencia intrasímbolo.

• La tasa binaria de datos puede escalarse para diferentes condiciones:

El sistema COFDM se puede adaptar al canal de comunicaciones variando la tasa binaria útil a transmitir perforando el código base del codificador convolucional para canales menos selectivos o de baja interferencia, también se puede reducir cuando se requiere ajustar la distancia máxima entre el transmisor y un receptor ajustando la duración del intervalo de guarda.

• Ampliaciones en Redes de Frecuencia Única  (SFN: Single-frequency Networks):  Ej: Canales estatales 60-69 UHF.

La posibilidad de crear una red de SFN constituye una de las grandes ventajas de un sistema basado en COFDM. Dado a la utilización del intervalo de guarda la señal que se utiliza para reducir los efectos del multitrayecto ya sea natural o artificial pudiendo así utilizar varias transmisores separados a una distancia adecuada generando así multitrayecto artificial, entonces se produce una suma de todas las señales de la red que llegan al receptor COFDM.

• Muy sensible a la sincronización en tiempo y frecuencia:

Para el receptor les es difícil encontrar el comienzo del símbolo OFDM  para así establecer la sincronización en tiempo y para establecer la sincronización en frecuencia les es difícil también encontrar la posición de las portadoras dentro del símbolo OFDM.

• Mayor complejidad del sistema: Mayor protección contra error.

Los requerimientos de la corrección del error de fase común, la alta linealidad del amplificador de potencia para el transmisor, la utilización de un codificador secundario más entrelazamiento para mejorar el BER en el receptor y otros requerimientos adicionales, son funciones que incrementan la complejidad del sistema.

• Perdida de eficiencia espectral:  

Es causada por la duración del intervalo de guarda y tasa de codificación utilizadas ya que se necesita ajustar de este modo el sistema OFDM  para varias condiciones de funcionamiento.

• Más sensible al ruido de fase y al desplazamiento en frecuencia en las portadoras:   

El ruido de fase es causado por todos los osciladores locales que hay desde la salida de la IFFT del transmisor hasta la entrada de la FFT en el receptor que trae como consecuencia la rotación de la constelación del esquema de la modulación de las portadoras, que da lugar a veces a la interferencia interpoladora (ICI). El desplazamiento de frecuencia causa interferencia interportadora (ICI) y una reducción en la poténcia en las portadoras.

• Tiene una alta razón de potencia pic-promedio (Peak to average power ratio):   

Por ser una modulación mulitportadora que causa gran fluctuación en la envolvente de la señal transmitida reduciendo de esta manera la eficiencia del amplificador de potencia de RF del transmisor causando a la vez productos de intermodulación en la señal transmitida, este efecto es reducido por filtros.