基于LTE系统的OFDM技术研究与仿真优秀毕业论文 可复制黏贴.pdf

硕士学位论文硕士学位论文 基于 lte 系统的 ofdm 技术研究与仿真 simulation analysis and research on lte-based ofdm 张燕 张燕 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2011 年年 6 月月 国内图书分类号：tn929.5 学校代码：10213 国际图书分类号：621.3 密级：公开 工学硕士学位论文 工学硕士学位论文 基于 lte 系统的 ofdm 技术研究与仿真 硕 士 研 究 生：张燕 导 师：毛兴鹏教授 申 请 学 位：工学硕士 学 科、专 业：信息与通信工程 所 在 单 位：信息科学与工程学院 答 辩 日 期：2011 年 6 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 classified index: tn929.5 u.d.c: 621.3 dissertation for the master degree in engineering simulation analysis and research on lte-based ofdm candidate: supervisor: academic degree applied for: specialty: affiliation： date of defence: degree-conferring-institution: yan zhang prof. xingpeng mao master of engineering information and communication engineering school of information science and engineering june, 2011 harbin institute of technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要 大容量、高速率的传输数据已成为移动通信发展目标和要求。ofdm 技 术以其有效抵抗多径衰落、抑制噪声和干扰，并能大幅度提高无线通信系统 容量和传输速率的优势， 成为新一代移动通信系统中的关键技术之一。 在 lte 项目中，更是将 ofdm 和 mimo 技术作为其无线网络演进的唯一标准。 本 文 在 介 绍ofdm 技 术 基 本 原 理 和 技 术 细 节 的 基 础 上 ， 依 据 lte-r9(2010 年 3 月)版本 ts36.211 协议，对协议中的帧结构、时隙映射、 物理信道、物理层信号等进行了仿真，搭建了 lte 系统物理层上下行链路基 本模型。 利用 simulink 工具包仿真了 lte 系统物理层下行链路在加性高斯白 噪声信道下的 2 天线发射分集过程以及 lte 系统物理层上行链路双用户在加 性高斯白噪声信道和多径信道下的数据传输过程。 在此基础上，本文扩展研究了能够与 ofdm 技术相结合的部分技术。首 先，在加性高斯白噪声信道和多径信道的物理层上行链路仿真模型中增加了 分块 ldpc 编码和交织器作为信道编码，以此为基础研究了 ldpc 编码技术 与 ofdm 技术相结合的系统；然后重点研究了 mimo 技术与 ofdm 技术相 结合的 mimo-ofdm 系统以及物理层上行链路虚拟 mimo 系统。各系统均 给出了系统结构框图、simulink 仿真图以及仿真结果、分析。仿真结果表明： mimo 技术和 ofdm 技术相结合，能有效地减小多径衰落；虚拟 mimo 系 统是实际 mimo 系统的有效替代方式， 它能以数据传输速率的减小为代价更 方便地获取接近实际 mimo 系统的性能。 综上所述，本文完成了 lte 系统物理层上下行链路仿真，对 ofdm 技 术在 lte 系统中的应用进行了研究， 并在此基础上， 扩展研究了 ldpc 编码、 mimo 技术与 ofdm 技术相结合的系统。既为后续的 lte 系统研究奠定了 平台基础，又对 ofdm 技术的后续研究提供了参考。 关键词：ofdm；lte；mimo；ldpc - i - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 abstract modern mobile communication system requires high-speed and large capacity data transmission. ofdm (orthogonal frequency division multiplexing) technique, with effective anti-fading and noise/interferences suppression, becomes one of the key components in next-generation mobile systems, permitting a possible increase in both transmission speed and capacity. consequently, in lte specification, ofdm and mimo (multiple input and multiple output) are chosen as the standard for the wireless network evolution. in this paper, based on the analysis of concepts and technical details of ofdm, we build a basic model for uplink and downlink channel of lte physical layer, in accordance with ts36.211 specification of lte-r9 version. particularly speaking, using simulink toolkit, we simulate both uplink and downlink physical layer of lte. for downlink physical layer, two antenna transmit process with awgn (additive white gaussian noise) is simulated and analyzed, whilst for uplink physical layer, dual-user data transmission with awgn and multi-path channel is simulated and analyzed. furthermore, in this paper, several techniques, which can be incorporated in ofdm, are studied. firstly, ldpc techniques are combined with ofdm, by introducing block ldpc coding and interleaver as single channel coding for uplink physical layer with awgn and multi-path channel. secondly, the mimo-ofdm system and virtual mimo system of physical uplink layer are studied and analyzed. for every system, detailed structures, experimental results and discussions are carefully presented. based on these experitmental results, our conclusions are two folds: 1) by combining mimo with ofdm, multipath fading can be effectively reduced; 2) by trading off the data transfer speed, virtual mimo systems are able to convieniently deliver performance close to real mimo system, making them effective alternatives to real mimo systems. to sum up, in this paper, we simulated the uplink and downlink of physical layer for lte system, studied the application of ofdm technique for lte system. moreover, ofdm systems with ldpc coding and mimo technique are - ii - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 analyzed. as a result, ofdm researchers can benefit from models and discussions given in this paper to conveniently build their research platforms. keywords: ofdm, lte, mimo, ldpc - iii - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目 录 摘 要 . i abstract .ii 第 1 章 绪论.1 1.1 研究的背景和意义.1 1.2 ofdm技术的发展及特点 .2 1.2.1 ofdm技术的发展.2 1.2.2 ofdm的特点 .2 1.3 lte系统的发展及特点 .3 1.4 simulink工具简介 .4 1.5 本文的主要内容及结构 .4 第 2 章 ofdm技术原理与lte物理层协议 .6 2.1 ofdm技术.6 2.1.1 ofdm技术基本原理 .6 2.1.2 ofdm技术细节 .8 2.2 lte物理层协议 .11 2.2.1 帧结构 .11 2.2.2 多址传输方案.13 2.2.3 物理信道 .14 2.2.4 时隙结构 .15 2.2.5 链路传输处理机制 .17 2.2.6 物理层信号 .22 2.3 mimo技术 .23 2.3.1 mimo基本原理.23 2.3.2 alamouti空时编码 .23 2.4 ldpc编码技术 .26 2.4.1 ldpc码基本原理 .26 2.4.2 ldpc码校验矩阵设计 .27 2.5 本章小结 .28 - iv - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - v - 第 3 章 lte系统上下行链路仿真.29 3.1 下行链路仿真 .29 3.1.1 各模块实现方案 .30 3.1.2 仿真模型性能分析 .43 3.2 上行链路仿真 .49 3.2.1 各模块实现方案 .51 3.2.2 仿真模型性能分析 .56 3.3 本章小结 .60 第 4 章 ofdm技术扩展研究 .61 4.1 多径信道 .61 4.2 ldpc编解码技术 .63 4.3 mimo技术 .66 4.3.1 mimo-ofdm系统 .66 4.3.2 虚拟mimo技术.70 4.4 本章小结 .72 结 论 .73 参考文献 .75 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果.79 哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明.80 致 谢 .81 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第1章 绪论 1.1 研究的背景和意义 自 1983 年电报技术出现以来，通信技术已经与人民生活密不可分。伴随 着社会的进步与发展，通信技术也在不断地发展与成熟。从最初的电报到固 定电话、计算机网络，再到现在的移动通信1；从最早的模拟技术到时间分 集、频率分集，再到码域分集、空间分集；从最初的文字信息业务到语音业 务，再到现在的数据业务、多媒体业务；人们对通信的质量和速率要求越来 越高。因此，现代移动通信将大容量、高速率以及高频谱利用率作为自己的 发展目标。 纵观通信的发展历史，每一次技术的变革都带来通信速率与用户容量的 极 大 提 高 。 第 一 代 移 动 通 信 系 统 主 要 采 用 模 拟 技 术 和fdma (frequency-division multiple access)技术，包括模拟蜂窝和无绳电话，实现 了移动通信的语音业务。第二代移动通信系统将 tdma (time-division multiple access)与 fdma 技术相结合，首先推出了 gsm 系统。20 世纪 90 年代初，发展了 cdma (code-division multiple access)技术，在已有语音业 务的基础上，实现了低速的数据业务，数据传输速率最高可达 32kb/s。第三 代移动通信系统(3g)充分利用并结合已有的 tdma、cdma 和 fdma 技术， 进一步开发了速度更高的多媒体数据业务，但支持的最高传输速率也仅为 2mb/s。随着移动通信系统向第四代系统演进，ofdm (orthogonal frequency division multiplexing)、idma (interleave-division multiple access)、mimo (multiple-input multiple-out)、sdma (space-division multiple access)等越来 越多的新技术被应用到移动通信系统中，致力于向用户提供更高通信速率、 更高通信质量的宽带信息业务。 ofdm 技术以其独特的魅力成为其中的热点， 几乎成了新一代无线通信技术的标志2。lte (long term evolution，长期演 进)项目就将 ofdm 和 mimo 技术作为其无线网络演进的唯一标准。 因此，对 ofdm 技术，特别是 ofdm 技术在现有 lte 系统中的应用以 及与其他技术结合的研究有着重要的理论意义和实用价值。 - 1 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1.2 ofdm 技术的发展及特点 1.2.1 ofdm 技术的发展 正交频分复用，即 ofdm，是一种独特的多载波传输方案，可以被视作 一种调制技术，也可以被视作一种复用技术3。 早在 20 世纪 50 年代中期，人们就开始研究多载波调制技术理论，在这 一基础上逐渐形成了并行数据传输和频分复用的概念。1966 年，r.w.chang 博士在synthesis of band-limited orthogonal signal for multichannel data transmission一文中，首次完整阐述了 ofdm 的技术概念。而 ofdm 专利 于 1970 年首次公开发表。次年，weinstein 和 ebert 提出了用离散傅里叶变换 (dft/idft)实现多载波系统的基带调制和解调1,4。 这样就避免使用梳状滤波 器，简化了系统结构，使得 ofdm 技术更趋实用化。在实际应用中可以利用 更为方便的快速傅里叶变换(fft/ifft)来实现。 但直到 1980 年， peled 和 ruiz 提出循环前缀(cyclic prefix，cp)的概念，解决了正交性问题，ofdm 理论才 真正开始实用化。当 cp 的持续时间大于信道脉冲的最大时延扩展时，才可 以在色散信道上保持子信道的正交性。 在 ofdm 理论研究开始之后不久，即 20 世纪 60 年代，这种理论就被应 用到高频军事系统中。但是直到 20 年以后，ofdm 技术应用到数字音频广 播(digital audio broadcasting，dab) 5中，这种技术才开始受到了人们的广 泛关注。 随着 dsp 技术的快速发展， ofdm 得到了越来越广泛的应用。 目前， ofdm 技术的主要应用领域包括：非对称的数字用户环路(asymmetrical digital subscriber line，adsl)、地面数字视频广播(terrestrial digital video broadcasting，dvb-t)、甚高速数据用户线(very-high-speed digital subscriber line，vdsl)、高清晰度电视(high-definition television， hdtv) 6、基于 ieee802.11 标准的无线局域网(wireless local area network， wlan)、基于 ieee802.15 标准的个人信息网(wireless personal area network， wpan)、基 于 ieee802.16 标准的无线城域网(wireless metropolitan area network， wman) 7、lte 系统(long term evolution，lte) 8,9等方面。 1.2.2 ofdm 的特点 ofdm 技术能够在新一代的移动通信系统中得到青睐，主要原因在于： (1) ofdm 调制将高速的数据流通过串并转换，变为多个低速的数据流， - 2 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 达到了增加每个子信道上数据符号周期的目的，进而有效地减小无线信道中 的符号间干扰(isi)。这样做的好处在于减少甚至消除了接收机内部均衡的复 杂度。较理想的情况下，仅插入循环前缀就能消除 isi 的影响10。 (2) 与传统的频分多路传输方法11相比，ofdm 技术不再利用保护频带 分离子载波，而是使用了具有正交性质的子载波。ofdm 技术允许子信道的 频谱相互重叠，以达到最大限度地利用频谱资源的目的，从而可以实现很高 的用户容量。 (3) 子信道中的正交调制和解调可以采用 idft 和 dft 方法来实现。随 着 dsp 技术的发展，使用快速傅里叶变换(fft)方法可以更加快捷的实现这 种正交调制和解调12。 (4) 在无线数据业务中，下行链路的数据传输量远远大于上行链路，这 种现象称之为无线数据业务的非对称性。ofdm 技术通过灵活地分配上、下 行链路中的子载波数量，就能很轻易地实现上、下行链路的非对称传输13。 (5) 为避免无线通信中存在的频率选择性衰落与窄带干扰，ofdm 技术 能够动态分配子载波，从而达到充分利用高信噪比子信道的目的，进而实现 通信质量的提升14。 (6) ofdm 技 术 可 以 构 成 ofdma (orthogonal frequency division multiplex access)系统，并且能与多种技术相结合，这也成为了下一代通信系 统设计中的一种趋势。例如，mc-cdma 系统15、lte 系统。 当然，ofdm 技术在有如此优秀的性能同时，也存在一些缺陷： (1) ofdm 技术实现的前提是存在具有正交性的子载波。这种严格的正 交性，导致了 ofdm 系统容易受到频率偏差和相位噪声的影响。一旦子载波 之间的正交性遭到破坏，很容易导致子信道间产生相互干扰(ici)。 (2) ofdm 系统输出的信号为多个子载波信号的叠加。若某时刻，其中 多个信号的相位一致，则 ofdm 系统输出的瞬时功率就会突增，甚至远远大 于信号的平均功率，从而出现较大的峰均比(peak-to-average power ratio， papr)。较高的 papr 对射频放大器提出了更高的要求，甚至会降低射频信 号放大器的功率效率16。 1.3 lte 系统的发展及特点 随着 ofdm、mimo 等技术应用到无线宽带接入系统中，无线通信的接 入速度提升到了 100mb/s，给正处于 3g 发展期的传统蜂窝移动通信带来了 - 3 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 巨大的压力。 为了保持 3gpp (3rd generation partnership project)在移动通信领 域的优势，并填补 3g 和 4g 之间巨大的技术差距，3gpp 标准组织在 2004 年底启动了长期演进(lte，long term evolution)技术的标准化工作。lte 项 目是 3g 标准的演进，是介于 3g 与 4g 技术之间的一个过渡标准，一般被认 为 3.9g 或 b3g。lte 标准将小系统时延、高数据传输速率、大系统容量、 大覆盖范围和低运营成本作为自己的发展目标17。2008 年，正式发布了 lte r8 版本，定义了 lte 的基本功能，将 ofdm 技术和 mimo 技术作为其移动 通信网络演进的唯一标准。2010 年，r9 版本发布；同时，lte-advance 标 准也在不断完善中。 与 3g 移动通信系统相比，lte 系统具有以下的特点18： (1) 在 20mhz 传输带宽的情况下，下行峰值速率为 100mb/s，上行峰值 速率为 50mb/s。极大地提高了通信速率和频谱利用率。 (2) 在系统架构设计上， 将基于分组交换， 并充分考虑严格的 qos 机制， 保证对实时业务的服务质量。 (3) 在系统部署上，充分考虑到灵活性问题。现有的 lte 系统能支持 1.4mhz、3mhz、5mhz、10mhz、15mhz 和 20mhz 的系统带宽。 (4) 在支持高移动速率的基础上，明确提出了改善低移动速率用户质量， 改善小区边缘用户吞吐量等系统需求。 1.4 simulink 工具简介 本文中的系统仿真均基于 simulink 工具包。 simulink 是 matlab 软件提供 的用于实现动态系统建模、仿真和分析的工具包19。simulink 工具包具有可 视化的优点，它利用基于 windows 的模型化输入，采用模块化的建模方式， 使得用户可以将更多的精力投入到系统模型的构建中，进而从繁琐的语言编 程中得以解脱。此外，simulink 的模块化建模方式也使得系统的仿真、设计 和分析过程变得直观、便捷，更有利于仿真系统模型的扩充。 目前，simulink 工具包广泛应用于通信仿真、数字信号处理、模糊逻辑、 神经网络、机械控制和虚拟现实等领域中19。 1.5 本文的主要内容及结构 本文首先研究了 ofdm 技术的基本原理以及 lte 协议；在理论研究的 - 4 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 基础上，利用 simulink 软件仿真，分别实现了 lte 系统上、下行链路系统物 理层的搭建，以此作为研究 ofdm 技术的手段；最后将 mimo 技术、ldpc 编码技术分别应用在 lte 系统中，研究了它们对 ofdm 技术的影响。 论文的安排如下： 第 1 章， 介绍了本课题的相关背景以及研究的意义， 对 ofdm 技术、 lte 系统的发展以及仿真使用的 simulink 工具包作了综述。 第 2 章，首先介绍了 ofdm 技术的基本原理与相关技术细节，并给出了 ofdm 系统架构；其次，以 lte r9(2010 年 3 月)版本协议为基础，介绍了 lte 系统上、下行链路的物理层的处理过程，以及涉及到的相关信号与信道 业务；最后对 mimo 技术和 ldpc 编码技术原理进行了简介。 第 3 章， 分别阐述了利用 simulink 软件进行 lte 系统上下行链路物理层 仿真的思想、过程以及各部分的仿真细节，并给出了系统仿真的结果。 第 4 章， 首先对多径信道下的 lte 系统进行了仿真， 并给出了仿真结果； 其次，研究了 ldpc 编码技术以及 mimo 技术与 ofdm 技术相结合的系统， 并给出了系统仿真的结果。 最后总结了整篇论文研究的内容与结论。 - 5 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第2章 ofdm技术原理与lte物理层协议 2.1 ofdm 技术 ofdm 技术的基本思想是在可用频段内，将信道“划分”成若干正交的 子信道，把高速串行数据流通过串并转换，变成多个低速的并行数据流，每 个低速的数据流用一个子载波调制后在一个子信道上进行传输。这样可以在 总的数据速率不变的情况下，使得每个子信道上的符号周期增加，降低甚至 避免了每个子信道上的 isi(符号间干扰)，有效地对抗信道衰落20。ofdm 技 术的本质是将一个频选信道“划分”成若干个具有正交性质的非频选信道。 2.1.1 ofdm 技术基本原理 将 ofdm 技术看作一种调制技术，则 ofdm 系统的基本模型如图 2-1 所示。 发射端发送的每个 ofdm 符号都是各个子载波信号经过调制之后的总 和。 图 2-1 ofdm 系统基本模型 假设高速串行数据流为 011 , kn xxxx ，经过串并转换之后，变成 01 , kn xxxx 1 ，其中 k x表示第k个子载波传输的数据流，总共 有个子载波。 每个子载波的传输频率用n k f 表示，0,1,1kn，t为ofdm 符号周期，则发射端输出的ofdm信号可以表示为 1 2 0 k n jf t k k x tx erect t (2-1) 其中表示矩形函数，且 rect t 1rect t ，0tt 。已知ofdm系统的 - 6 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 子载波间隔为 1 f t ，则发射端输出的ofdm信号可改写为 1 2 0 k n jt t k k x tx erect t (2-2) 在单个ofdm符号周期t内，对任意两个子载波信号进行积分，得到 222 00 1 11 0 nmm n ttjtjtjt ttt mn eedtedt mntt (2-3) 这一推导充分说明了各子载波间的正交特性。只有子载波匹配时，接收 端的积分结果才不会为0。这种正交特性在频域上有更加直观的体现。由于 每个ofdm符号包含了若干个非零子载波，所以，ofdm信号的频谱可视为 以为周期的矩形脉冲频谱卷积上各子载波的脉冲响应函数的结果， 如图2-2 所示。 t 020406080100120140 0 0.5 1 图 2-2 ofdm 信号频谱示意图(7 个子载波) 从图2-2中可以看到，每个子载波仅在其中心频率处有最大值，而在其 他 1 t 的整数倍频率上为0。也就是说，只要保证频率的准确性，在每个子载 波的频谱最大值处，其他子载波为0。与一般的频分复用相比，由于各个子 载波信号乘以 载波频谱相互重叠，ofdm信号的频谱利用率得到了提高。 在接收端对第l个子载波信号进行解调，直接将第l个子 2 k jt t ，然后在of m符号周期t内进行积分，得到 e d 11 222 11 lkk l nn ttjtjtj ttt 00 00 t lkkl kk dtx tt (2-3) 从而，恢复出了发送的信号 yex edtxe l x。 - 7 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 2.1. 基础上就能实现ofdm系统， 但是在具体实现过 程中，还有一些技术细节需要注意。这些细节不仅降低了ofdm调制与解调 的复 2.1.2.1 利用fft算法 2 ofdm 技术细节 在上面介绍的基本原理 杂度，也使得ofdm技术更加的实用化。 进行采样，采样间隔为 t n 对式(2-2)所示的发射端输出信号 x t，则有 t tn n ，0,1,1nn，从而信号可以表示为 11 22 00 kntkn nn jj tn k t x nx e n k kk x tx e n (2-4) 与离散傅里叶变换(idft)公式 1 2 0 1 nk n j n nk k xx e n ，0,1,1nn 进行比 较可知，两者仅相差常数倍数。因此，ofdm调制可以用idft来实现。以 此类比，ofdm解调可以用离散傅里叶变换(dft)来实现。 大地减少了计算 量以 2.1.2. 前面已经提到过，ofdm系统将高速的串行数据流转换成多个低速的并 不降低总体数据流速率的同时，增大单个子载波中的数据 符号 ，如图2-3所示。也就是将每个ofdm符号后 随着数字信号处理(dsp)技术的不断发展， 在实际操作中多用快速傅里叶 变换(fft)算法来实现dft的操作。fft算法的好处在于极 及计算的复杂度， 从而保证了ofdm调制与解调可以快速、 方便地实现。 2 循环前缀 行数据流，可以在 周期，从而达到消除符号间干扰(isi)的目的。为了最大限度地降低isi， 在每个ofdm符号间插入保护间隔， 并且要求该保护间隔的持续时间要大于 无线信道的最大时延扩展。保护间隔中可以保留为空白时段，即不插入任何 信号21。实践证明，这种情况会因为多径传播的影响，而产生信道间干扰 (ici)，即破坏了子载波间的正交性22。 为避免子载波间正交性的破坏，目前普遍使用的方法是在保护间隔中插 入循环前缀信号23,24 g t 此时 时间中 的样本点截取出来，然后复制到该ofdm符号的前面形成前缀，ofdm 符号的周期延长为 sg ttt。其中， g t为保护间隔的持续时间。 - 8 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 图 2-3 ofdm 符号中的循环前缀 当然，加入保护间隔会带来一定的功率和信息速率的损失，但与消除了 isi和ici的优势相比， 2.1.2 延扩展。针对多径信道进 调制，特别是连续调制时，必须要进行信道的估计与补偿。在信道 要导频信号参考，以便接收机了解信道特性。因此，导频信 号以及其插入的形式具有举足轻重的作用。 3种，参见图2-4。 这样的代价还是值得的。 .3 导频插入形式设计 ofdm系统的主要应用在于有效地对抗多径时 行ofdm 估计作为中，需 导频的插入形式有很多，本文介绍 1,25,26 f t a) 块状导频 b) 梳状导频 c) 矩形导频 图 2-4 常见导频插入形式 图2-点代表某特定波数据单表 导频信号占据的数据单元。 4中，每个圆时刻的子载元，黑色圆点代 - 9 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 (1) 块状导频形式块状导频形式 导频信号包括所有的子载波，也即某特定的 ofdm符号内全部是导频信号；导频信号周期性发送。这种导频插入形式不 需要 dm符号中有特定的子载波传输导频信号，称为导频子载波。这种导 频插 信号插入形式的好处在于它可以用较少的导频数就能得到很好 的性 2.1.2.4 典型的ofdm系统 综上所述，典型的ofdm系统结构如图2-5所示。 接收端进行频域插值，因此，对频率选择性衰落不敏感，适用于慢衰落 信道。 (2) 梳状导频形式梳状导频形式 导频信号均匀地分布在每个ofdm符号中，也即 每个of 入形式需要接收机分析导频子载波上的导频信号，得到信道特性，再对 非导频子载波进行频域插值，因此，对频率选择性衰落比较敏感，适用于快 衰落信道。 (3) 矩形导频形式矩形导频形式 在时间和频率两个方向上，导频信号都有均匀分 布。这种导频 能，能更好地跟踪信道的变化。 编 码 交 织 数字 调制 插入 导频 串 并 转 换 并 串 转 换 ifft 加循 环前 缀 数模 转换 rf tx 解 码 去 交 织 数字 解调 信道 校正 并 串 转 换 串 并 转 换 fft 加循 环前 缀 数模 转换 x0 输 入 数 据 输 出 数 据 x1 xn-1 y0 y1 yn-1 rf rx 图 2-5 典型的 ofdm 系统模型 发射机首先将输入数据进行编码、交织等操作，然后送入数字调制模块 调制为复数信号。 紧接着将设计好的导频信号按照一定的方式插入数据流中， 经过串并转换，变为多个数据流进行ifft变换，再经过并串转换就得到了 离散的时域ofdm信号。从而实现了将高速的数据流调制到不同的子载波 - 10 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 上。之后加入循环前缀，完成ofdm调制的整个过程。最后，离散的时域 ofdm信号经过数模转换操作变为连续的时域信号，并发射到无线信道中传 输。 接收机首先将收到的模拟信号转换为易操作的数字信号，然后进入 ofdm解调过程。先去除循环前缀，再将数据经过串并转换、fft操作，恢 复数 ion，长期演进)是移动通信3g向4g的过渡阶段， 始于2004年3gpp的多伦多会议。lte可以被认为是3.9g的标准，它采用 ofd 用 (sc- 2010年3月30日发 布的 协议定义了两种帧结构，一种适用于半双工和全双工的 fdd(frequency duplex division)； 另一种适用于tdd(time duplex division)。 lte 据流。然后利用导频信号所携带的信道特征进行信道估计与补偿，再通 过数字解调、去交织、解码等操作得到发射机传输的数据。 2.2 lte 物理层协议 lte (long term evolut m和mimo技术作为其无线网络演进的唯一标准。目前，lte系统在 20mhz的传输带宽下，能提供下行100mb/s与上行50mb/s的峰值速率27。 这使得小区边缘用户的性能得到了有效地改善，并且提高