COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) es el sistema de modulación usado en el DAB y en los sistemas de televisión digital. A diferencia de otros sistemas que modulan en una sola frecuencia portadora con una tasa muy alta de símbolos, COFDM modula la información en muchas frecuencias portadoras, donde cada una lleva una tasa de símbolos muy baja. En redes de ordenadores inalámbricas y en los enlaces tipo DSL se emplea de forma similar modulación OFDM o DMT.

Formatos

En el sistema TDT (DVB-T) la entrada a un modulador COFDM es una trama de datos en formato MPEG-2 4:2:0 con los datos de los programas codificados e información sobre su contenido, el número de programas y las condiciones de acceso.

En el sistema DAB la entrada al modulador COFDM es una señal de audio codificada mediante el sistema MUSICAM, con datos adicionales como el nombre del programa, etc.

Funcionamiento

La entrada, tanto MPEG-2 como señal de audio codificada con MUSICAM, pasa por dos sistemas de corrección de errores y un proceso de interleaving. Luego se multiplica por una secuencia pseudoaleatoria para dispersar el espectro y minimizar el efecto de las interferencias.

COFDM utiliza 1536 frecuencias portadoras o más, espaciadas dependiendo del tipo de señal a enviar (en Europa hay dos sistemas donde el DVB-T utiliza 2k u 8k portadoras, y el DAB suele utilizar 1536).

En el caso del DAB hay una separación de 1 kHz, y en el caso de la televisión digital depende del sistema broadcast utilizado. Cada portadora se modula independientemente utilizando QPSK (4 QAM), 16 QAM o 64 QAM.

Los datos multiplexados se distribuyen en las portadoras, ocupando aproximadamente un ancho de banda de 1,54MHz en el caso del DAB.

Como consecuencia de la distribución de los datos en las portadoras la tasa de símbolos en cada una de ellas es mucho más baja que si se utilizara un sistema de portadora única.

Los diversos bloques de interés que constituyen la modulación COFDM son:

Modulación QPSK: la trama se distribuye en 1536 portadoras (en modo 1), que cada una de ellas están moduladas QPSK a la correspondiente baja velocidad. Las portadoras están colocadas de forma que una no influya en las demás. Como resultado, el periodo de cada símbolo que se obtiene es considerablemente superior que cualquier retardo de señal.

Intervalos de Guarda: la modulación emplea una técnica que consiste en habilitar un cierto intervalo temporal que se añade al intervalo de tiempo necesario para la transmisión de un supersímbolo. Con esto se evita que unos símbolos se vean afectados por otros (interferencia intersímbolo), aunque un símbolo siempre puede ser afectado por una versión retardada de sí mismo (interferencia intrasímbolo). COFDM provee tolerancia contra la interferencia intersimbólica. Mientras el retardo de las señales de eco sea menor que el intervalo de guarda, existirá un beneficio constructivo en la recepción. La desventaja de la introducción del intervalo de guarda estriba en una reducción de la eficiencia espectral, ya que hay que transmitir muestras duplicadas que no aportan nueva información.

Codificador de Convolución: compuesto por dos elementos: un código convolucional y un scrambler. El funcionamiento del código convolucional está basado en registros de memoria (de capacidad un bit) y sumas módulo dos. La codificación de los bits se realiza a partir del valor del bit presente a la entrada y los valores de los m bits anteriores que están guardados en los registros.

El scrambler (aleatorizador) introduce un cierto desorden de manera que las portadoras adyacentes no sean moduladas por datos consecutivos. Si se produce una pérdida de información llevada por portadoras adyacentes, al deshacer el desorden debido al aleatorizador, el error debido a cada portadora queda aislado, acortándose la longitud de la ráfaga.

FFT (Transformada Rápida de Fourier): después de la asignación de información a las subportadoras, se lleva a cabo la transformación rápida de Fourier, obteniéndose la banda base DAB que está disponible como una señal en fase (I) y en cuadratura (Q), es decir, una vez que se tienen todos los datos distribuidos en frecuencia, el siguiente paso que establece la norma es la aplicación de la FFT Inversa (IFFT) con lo cual, a partir de este punto, se pasa a trabajar en el dominio temporal.

Características y ventajas

COFDM: 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 banda de guarda, que es un periodo de tiempo 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.

Enlaces externos

• Televisión Digital Terrestre
• Sistema Eureka 147 (Inglés)
• Red digital COFDM (pdf) (Inglés) (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial y la última versión)