DESEMPENHO DE SISTEMAS OFDM EM CANAIS NÃO-LINEARES VARIANTES NO TEMPO

O desempenho de sistemas de comunicações modernos que utilizam técnicas de modulação multiportadora como, por exemplo, o OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing), é altamente sensível às distorções não lineares geradas principalmente por amplificadores de alta potência (HPAs). De modo a caracterizar completamente estas distorções, os efeitos de memória destes dispositivos têm que ser considerados. Estes efeitos tornam-se mais importantes à medida que a largura de banda do sinal aumenta. Por outro lado, o aumento na duração do símbolo dos sistemas multiportadora torna-o mais sensível às variações de tempo dos canais móveis. Em particular o efeito doppler tende a prejudicar a ortogonalidade entre as sub-portadoras, gerando interferências entre sub-portadoras (Inter-Carrier Interference - ICI). Assim, torna-se importante o estudo dos efeitos de não-linearidades e canais variantes no tempo em sistemas OFDM, principalmente em sistemas de comunicações móveis. Os trabalhos atualmente disponíveis na literatura se limitam a avaliar os efeitos de não linearidades invariantes no tempo ou o efeito de canais lineares variantes no tempo. Assim, no presente trabalho são desenvolvidas expressões matemáticas que permitem avaliar o efeito conjunto de não-linearidades e canais variantes no tempo sobre sinais OFDM. A investigação deste efeito é realizada em dois níveis: efeito sobre o espectro do sinal OFDM e efeito sobre o desempenho do sistema. As expressões analíticas obtidas para ambos os níveis de investigação consideraram a modelagem do canal não-linear variante no tempo por uma Série de Volterra. Resultados numéricos que avaliam o espalhamento espectral e o impacto sobre a taxa de erro de bits em situações específicas são apresentados.The performance of modern communications systems that use multicarrier modulation techniques such as, for example, OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing), is highly sensitive to nonlinear distortions generated mainly by high power amplifiers (HPAs). In order to fully characterize these distortions, the memory effects of these devices must be considered. These effects become more important as the signal bandwidth increases. On the other hand, the increase in symbol duration makes multicarriers systems more sensitive to time variations as those in mobile channels. In particular, the Doppler effect tends to impair the orthogonality between sub-carriers, resulting in inter-carrier interference (ICI). Therefore, the study of the effects of nonlinearities and time-varying channels on OFDM systems performance becomes important, mainly in mobile communications systems. The studies currently available in the literature are limited to evaluating the effects of time invariant non-linearities or the effects of linear time varying channels. In this work, mathematical expressions are developed to evaluate the joint effect of nonlinearities and time-varying channels on OFDM systems. The investigation of these effects is performed at two levels: the effect on the spectrum of OFDM signal and effect on the system s performance. In deriving the analytical expressions related to both levels of investigation the time-varying non-linear channel was modeled by a Volterra Series. Numerical results, obtained for specific situations, illustrate the resulting impact on the OFDM spectrum (spreading) and on the system s bit error rate performance