《OFDM通信系统》PPT课件

Mastertitelformat bearbeiten,1,数字通信,(,第十一讲,),OFDM,基础,2011,2,OFDM,简介,OFDM,Orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用,下一代宽带通信系统中的核心技术,WiMAX,LTE,优点,高频谱效率,抵抗多径信道,支持宽带传输,3,单载波通信系统的基带模型,4,OFDM,通信系统的基带模型,对于均匀子载波间隔,5,OFDM,信号：以调制,BPSK,信号,1,，,1,，,-1,，,-1,，,1,为例,OFDM,调制,时,域,描述,x(,N-1,),x(2),x(1),x(0),S/P,X(0),X(1),X(2),X(3),X(,N-1,),.,x(t),time,frequency,frequency,time,.,OFDM,调制,时域,描述,例,：,以简单的,BPSK,调制的各个子载波的波形来详细的描述，考察经调制后调制器输出的实部的基带波形,。,-1,1,1,-1,S/P,-1,1,1,-1,OFDM,原理,频率选择性衰落,产生码间串扰,使误码增加,自适应均衡措施克服码间串扰,频率非选择性衰落,(,子载波信道,),数据码元时间宽度加长,减少码间串扰,并行码调制到一组正交载波集,OFDM,调制,时域,描述,子载波（,sub carrier,）,子载波必须是一组正交函数集，定义为,满足,OFDM,调制,时域,描述,子载波（,sub carrier,）,在一个符号的持续时间,T,内每个载波要有整数个周期,；,相邻的载波间隔为,f=1/T,；,该载波间隔是在,T,时间内两个载波正交的最小间隔,。,OFDM,调制,频域描述,12,与,OFDM,系统相对应的单载波系统时频描述,OFDM,调制,频,域,描述,x(,N-1,),x(2),x(1),x(0),S/P,X(0),X(1),X(2),X(3),X(,N-1,),.,x(t),f,f,.,OFDM,调制,频域描述（仿真结果,）,15,时频特性,傅立叶变换特性,16,需要考虑的几个问题,相邻子载波间的频差有多少？,(,多普勒,),给定频带内能放置几个子载波？,(,效率,),OFDM,时域符号长度为多少？,(,有效长度,),OFDM,信号如何与现有调制方式相结合？,OFDM,调制,频域描述,OFDM,系统的频谱有若干,的子信道的频谱交叠而成,子载波在一个符号周期内,正交,频谱的交叠不影响符号的,恢复,OFDM,的频谱利用率高,当子载波数较大时信道的,的频谱接近矩型,18,OFDM,的频谱利用率高,当子载波数较大时，,OFDM,信道的频谱接近矩形,有效利用了频谱,频谱效率,使用,FFT,的,OFDM,系统,Back,使用,FFT,的,OFDM,系统,N,个并行的符号,X(k),经过反傅立叶变换，得到一组序列,x(n),，,n=0,，,1,，,.N-1,，,被叫做一个,OFDM,的符号,以,T/N,为周期进行抽样，得到的离散序列为,使用,FFT,的,OFDM,系统,（保护间隔）,保护间隔,Cyclic Prefix,在,OFDM,系统中保护间使用了循环前缀,(,CP,),相邻的两个符号被一段时间隔离,防止符号间干扰,（,ISI,）,为符号时间同步提供方便*,加入保护间隔的,OFDM,符号,波形,/,符号样值,OFDM,信号频谱成型滤波,(D/A),及射频调制,f,t,S(t),f,OFDM,系统接收端模型,OFDM,系统接收端模型,假设：,理想信道,忽略高斯噪声,理想本振,理想同步,OFDM,系统接收端模型,角标,k,表示了第,k,个并行的受调数据及第,k,个子载波，为,频域的序号；,角标,n,表示了一个,OFDM,符号以,T/N,为周期进行抽样的第,n,个抽样点，为时域的序号。,OFDM,系统接收端模型,由于各个子载波的正交特性，特定点始终为,0,；,传输信号的子载波上的响应为,1,。,OFDM,时域信号特征,基于大数定理，发端信号经过,IFFT,变换后（,OFDM,时域信号）呈均值为,0,的高斯信号分布,该时域信号信号不像单载波系统那样存在规则的眼图,时域信号的峰值可能很大，信号峰均比（,Peak to Average Power Ratio,PAPR,）的值很大,峰均比大的信号对发端功率放大器的要求很高,28,信号呈高斯分布，PAPR很大,发端,OFDM,信号,pdf,分布实例,29,发端放大器的输入输出曲线例,Normal amplifier response,Input,Output,Linear range,非线性区间，输出信号产生削顶现象,30,削顶后的,OFDM,时域信号分布,31,其他特性,滤波器对系统特性的影响,32,Signal Constellation with different lowpass filters,R=0.5;%roll-factor,delay=3;%number of side lobes,33,Signal Constellation with different lowpass filters,R=0.2;%roll-factor,delay=3;%number of side lobes,34,Signal Constellation with different lowpass filters,R=0.2;%roll-factor,delay=5;%number of side lobes,35,OFDM,时域信号特性总结,呈高斯分布,发端信号可能被削顶,收端,A/D,变换其的最大区间要选择的合适,接收端需要采取同步策略，以确定,OFDM,时域信号的,FFT,起始时刻的位置,36,OFDM,关键技术,最大功率与平均功率的比值问题,同步问题,信道响应估计问题,载波频率误差问题,采样时钟偏差问题,后面逐一讲解,OFDM,系统同步问题分析,发射机与接收机的载波频率偏差；,发射机与接收机采样的频率偏差；,发射机与接收机定时偏差。,OFDMA,物理意义,OFDM,_,O,rthogonal,F,requency,D,ivision,M,ultiplexing,；,正交频分复用技术。,OFDMA,_,O,rthogonal,F,requency,D,ivision,M,ultiple,正交频分多址,；,OFDMA,是,OFDM,技术的演进,；,对,OFDM,子载波信道进行子信道化；,部分子载波上加载传输数据的传输技术。,A,ccess,OFDMA,与,OFDM,OFDM,仅在时域分配用户,OFDMA,在频域和时域分配用户,Time domain,User,3,User,2,User,1,Time domain,Frequency domain,Frequency domain,User,3,User,2,User,1,OFDMA=OFDM+FDMA,OFDMA,与,OFDM,Sub-carriers,FFT,Time,Symbols,5 MHz Bandwidth,Guard Intervals,Frequency,OFDM,系统小结,串并转换，多径信道鲁棒性好，减小,ISI,频谱利用率高,IFFT/FFT,实现子载波调制解调,非对称业务中灵活的上下行资源分配,与其他多种接入方法结合，构成,OFDMA,系统,对系统的同步要求高,存在较高的峰值与平均功率比,谢谢！,