OFDM通信系统.ppt

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,s/p,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。,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,s/p,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）,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*,ofdm信号频谱成型滤波 (d/a)及射频调制,s(t),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,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 _orthogonal frequency division multiplexing； 正交频分复用技术。 ofdma_orthogonal frequency division multiple 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。,access,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,ofdma = ofdm + fdma,ofdma 与o