（信号与信息处理专业论文）基于ieee80216e的ofdma物理层研究与仿真.pdf

北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 摘要 宽带无线接入技术成为近年来通信技术市场的最大亮点，是构成 未来通信技术的重要组成部分，在其中的移动宽带无线领域，i e e e 8 0 2 1 6 e 具有技术上的权威性和先进性，因而对其物理层研究具有重 要的现实意义。 本文主要针对i e e e8 0 2 16 e 的o f d m a 物理层进行研究。 首先，阐述了i e e e8 0 2 1 6 标准体系，8 0 2 1 6 与w i m a x 组织的 关系以及8 0 2 1 6 标准的相关演进过程，并概括介绍了i e e e8 0 2 1 6 e 的协议结构以及o f d m a 物理层。 其次，在o f d m 和o f d m a 技术原理的基础上详细讨论了 o f d m a 物理层规范，包括符号描述，帧结构说明以及子载波分配。 其中，在符号描述中，给出了时域描述、频域描述、原始参数、派生 参数以及发射信号的数学表示。在子载波分配中阐述了下行f u s c 、 下行p u s c 以及上行p u s c 。 然后，给出了o f d m a 物理层仿真平台从发送端到接收端的系统 结构、主要模块的设计原理以及软件设计接口说明。着重对信道编码 方案一卷积码( c c ) 、分组t u r b o 码( b t c ) 、卷积t u r b o 码( c t c ) 以及 低密度奇偶校验码( l d p c ) 进行了研究，得到了不同调制方式下各编 码方式的系统仿真性能以及c t c 、l d p c 的不同译码迭代次数的系统 仿真性能，同时也对各编码方式的性能优劣进行了对比。 接着，对i e e e8 0 2 1 6 e 中空时编码技术的应用进行了研究，给出 了将a l a m o u t i 以及v - b l a s t 应用于o f d m a 物理层系统的解决方案 以及仿真平台软件设计的改进，仿真得到了应用空时编码技术后的 o f d m a 物理层系统性能。 最后，对系统同步性能进行评估，通过理论分析与系统仿真，给 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 出了频率同步误差和符号定时同步误差对系统性能的影响。 关键词：i e e e 8 0 2 1 6 eo f d m a 仿真平台信道编码空时编码同步 h 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 o f d m ap h y s i c a ll a y e rr es e a r cha n d s i m u l a t i o nb a s e do ni e e e8 0 2 16 e a b s t r a c t b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s st e c h n o l o g i e sh a v er e c e n t l yr e c e i v e dv a s t a t t e n t i o n si nc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ym a r k e t ，a n db e c o m es i g n i f i c a n t c o m p o n e n t si nn e x tg e n e r a t i o nc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e s i nt h ea r e a o fm o b i l ew i r e l e s sb r o a d b a n d ，i e e e8 0 2 16 es t a n d a r df a m i l ys e r v e sa s t h eo f f i c i a ls t a n d a r d i ta p p e a r sw o r t h w h i l et os t u d yt h ep h y s i c a ll a y e r s t h i sp a p e rf o c u s e so nt h eo f d m a p h y s i c a ll a y e r so fl e e e8 0 2 16 e f i r s t l y ，t h e i e e e8 0 2 16 s t a n d a r d s ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n w i m a xa n d8 0 2 16s t a n d a r d sa n dt h ee v o l u t i o np r o c e s so f8 0 2 16a r e i n t r o d u c e d t h es t r u c t u r ea n dt h eo f d m ap h y s i c a ll a y e ro f8 0 2 16 ea l e a l s og e n e r a l l yp r e s e n t e d s e c o n d l y ，b a s e do no f d ma n do f d m ap r i n c i p l e s ，t h es c h e m eo f o f d m ap h y s i c a l l a y e r i sd i s c u s s e di n d e t a i l ，i n c l u d i n gs y m b o l d e s c r i p t i o n ，f r a m e s t r u c t u r ea n ds u b c a r r i e r sa l l o c a t i o n i n s y m b o l d e s c r i p t i o n ，t i m ed o m a i nd e s c r i p t i o n , f r e q u e n c yd o m a i nd e s c r i p t i o n ， p r i m i t i v ep a r a m e t e r s ，d e r i v e dp a r a m e t e r sa n dt r a n s m i t t e ds i g n a la r eg i v e n i ns u b c a r r i e r sa l l o c a t i o n ，d o w n l i n kf u s c ，d o w n l i n kp u s ca n du p l i n k p u s ca r ed e s c r i b e d t h i r d l y , s y s t e ms t r u c t u r ef r o mt r a n s m i t t e rt or e c e i v e ro fo f d m a p h y s i c a ll a y e rs i m u l a t i o np l a t f o r m , t h ed e s i g np r i n c i p l eo ft h em a i n m o d u l ea n di n t e r f a c e so fs o f t w a r ed e s i g n i n ga r ed e s c r i b e dw h i c hf o c u so n c h a n n e lc o d i n g c c ，b t c ，l d p c ，c t c ，a n dt h es y s t e mp e r f o r m a n c e m 北京邮电大学硕二仁论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 u n d e rd i f f e r e n tm o d u l a t i o n ，d i f f e r e n tc o d i n ga n dc t c ，l d p cd e c o d i n g w i 也d i f f e r e n tn u m b e ro fi t e r a t i o n s a tt h es a m et i m e ，t h ep e r f o r m a n c e so f t h e s ec h a n n e lc o d i n ga r ec o m p a m d f o u r t h l y , s p a c e t i m ec o d i n gt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o ni ni e e e8 0 2 16 e i ss t u d i e d t h es c h e m eo fa l a m o u t ia n dv - b l a s ta p p l i c a t i o na n dt h e i m p r o v e m e n to ns o f t w a r es i m u l a t i o np l a t f o r mi n t e r f a c ed e s i g nu s i n gs t c a r eg i v e n a l s ot h er e s u l t so fs y s t e mp e r f o r m a n c e sa r el i s t e d l a s t l y , t h es y s t e mp e r f o r m a n c e so fs y n c h r o n i z a t i o na r ee v a l u a t e d t h r o u g ht h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dt h ea c t u a ls y s t e ms i m u l a t i o n ，t h ee f f e c t s o ft i m i n ga n df r e q u e n c ys y n c h r o n i z a t i o ne r r o r so nt h ep e r f o r m a n c ea le g i v e n k e yw o r d s ：i e e e8 0 2 16 e c h a n n e lc o d i n g o f d m as i m u l a t i o np l a t f o r m s p a c e t i m ec o d i n gs y n c h r o n i z a t i o n i v 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 苯人签名： 窿髯 日期：丝墨：墨：堕 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： e t 期：塑：墨：堑 日期：么出纽卜 北京邮电大学硕士论文 基于i e e e 8 0 2 16 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 第一章绪论 随着互联网的迅速发展以及大众对数据通信需求的迅速增长，全球通信产业 技术的发展呈现出三大趋势：宽带化，无线化以及口化。同时，由于通信新业 务的部署，加上市场与技术的相互作用，未来通信领域的一些新的特点也显现出 来。一方面，传统的宽带固定接入用户已经不满足于仅仅在家庭或办公室等固定 环境内使用宽带业务，希望宽带接入移动服务，即宽带移动化；另一方面，传统 的移动用户也不再满足于简单的语音、短信和低速的数据服务，希望能提供使用 更高速率的数据业务，即移动宽带化。这两特点相互补充，相互促进。 宽带无线接入技术成为近年来通信技术市场的最大亮点，是构成未来通信技 术的重要组成部分。国际电气电子工程师协会( t h ei n s t i t u t eo fe l e c t r i c a l a n d e l e c t r o n i c se n g i n e e r s ，i e e e ) 根据宽带无线接入网的传输距离将其分为四类：分别 是无线个域网w p a n ( w i r e l e s sp e r s o n a l a r e an e t w o r k ) 、无线局域网 w l a n ( w t r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ) 、无线城域网w m a n ( w i r e l e s sm e t r o p o l i t a n a r e an e t w o r k ) p a 及无线广域网w w a n ( w i r e l e s sw i d e a r e an e t w o r k ) 。表1 1 给出 了各类接入网的典型代表技术以及相应的规格数据。 表1 - 1 几种宽带无线接入网技术 伊a n、巩。a n、ma n & w ，a n i r d ab l u ei 肿 8 0 2 1 l b 8 0 2 1 l gw c d m ac d m a 正e e t o o t h2 0 0 08 0 2 1 6 e 传输距离l m1 0 m1 0 m1 0 0 m1 5 0 m数1 0 k i n数1 0 k i n 5 k i n 数据传输q ll l o l l 5 4 2 3 1 空时编码技术 在i e e e8 0 2 1 6 e 标准中，空时编码技术是作为可选的方案定义的。在本课 题的研究中，将主要研究空时编码技术中的空时分组码和分层空时码，并将二者 运用到o f d m a 物理层系统中。 o f d m a 技术 i e e e8 0 2 1 6 e 在i e e e8 0 2 1 6 d 物理层上的技术改进主要体现在对 o f d m o f d m a 方式的改进。i e e e8 0 2 16 do f d m 物理层采用2 5 6 个子载波， o f d m a 物理层采用2 0 4 8 个子载波，信号带宽从1 2 5 一 2 0 m h z 可变。8 0 2 1 6 e 对o f d m a 物理层进行了修改，使其可支持1 2 8 、5 1 2 、1 0 2 4 和2 0 4 8 共4 种不 同的子载波数量，但子载波间隔不变，信号带宽与子载波数量成正比，这种技术 称为可扩展的o f d m a ( s c a l a b l eo f d m a ) 。采用这种技术，系统可以在移动环境 中灵活适应信道带宽的变化。而在多址接入方面，o f d m a 是通过将可用的子载 波总数的一部分分配给用户来实现用户接入的，在这一点上，它类似于普通的频 分多址( f d m a ) 。但在分离各个用户( 信道) 方面，f d m a 是通过带通滤波器实现， 因此各个信道间需要设置保护间隔；而在o f d m a 中，由于各子载波相互正交， 5 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 所以可以采用f f t 技术来处理，这样就省去了f d m a 中相对较大的保护频带， 节省了频段，提高了信道利用率。 1 3 论文的主要工作及章节安排 本文的主要工作包括以下几点： 首先，对i e e e8 0 2 1 6 e 标准的o f d m a 物理层进行了研究，包括帧结构， 子载波分配，同步等； 其次，根据i e e e8 0 2 1 6 e 标准用c 语言在v i s u a lc h 环境下搭建了系统仿 真平台，包括随机化模块，信道编译码模块等模块。对o f d m a 物理层的信道 编译码进行研究，仿真得出了不同编码不同码率在不同调制方式下的性能结果， 同时比较了各编码的优劣； 然后，对o f d m a 物理层的空时编码技术进行研究，将a l a m o u t i 方案以及 v - b l a s t 应用于系统，提出改进的系统设计方案以及软件设计实现； 最后，理论分析与仿真得出频率同步误差以及符号定时同步误差对o f d m a 物理层系统的性能影响。 本文的章节安排如下： 第一章为绪论，首先介绍了i e e e8 0 2 1 6 标准体系以及8 0 2 1 6 与w i m a x 组 织的关系，简单介绍了8 0 2 1 6 标准的发展过程以及各协议的技术特点，然后对 i e e e8 0 2 1 6 e 标准进行了简单的介绍，包括协议的结构以及o f d m a 物理层的大 概情况，最后介绍了论文的主要工作以及论文的章节安排； 第二章基于o f d m 和o f d m a 技术的原理对o f d m a 物理层的技术背景以 及物理层方案标准进行了详细的研究分析。其中的o f d m a 物理层方案标准包 括o f d m a 的符号描述，o f d m a 物理层的帧结构说明以及o f d m a 物理层的的 子载波分配。而在符号描述中，主要研究了时域描述、频域描述、原始参数、派 生参数以及发射信号的数学表示；在子载波分配中主要研究了下行f u s c 、下行 p u s c 以及上行p u s c 。 第三章对o f d m a 物理层系统搭建了仿真平台，给出了从发送端到接收端 的系统结构以及各主要模块的设计理论原理，着重对信道编码中的编码方案 c c 、b t c 、c t c 以及l d p c 进行了理论研究分析，仿真得到不同调制方式不 同编码方式下的性能曲线，并对c t c 以及l d p c 的译码迭代次数的影响进行仿 真说明。 第四章研究i e e e8 0 2 1 6 e 中的空时编码技术的应用，主要对其中的空时分 组码以及分层空时码的应用进行理论研究与分析，提出了将a l a m o u t i 方案以及 v - b l a s t 应用于o f d m a 物理层系统的解决方案，基于此给出了应用了s t c 之 6 北京邮电大学硕士论文基于i e e e s 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 后的系统仿真平台的改进方式，包括系统框图的改进以及软件接口的改进，仿真 得到应用s t c 技术后的o f d m a 物理层系统一系列的性能曲线。 第五章对o f d m a 物理层系统中的同步误差的影响进行理论研究以及仿真 评估。评估分析了频率同步误差对系统性能的影响以及符号定时同步误差对系统 性能的影响，得出了f f r 处理窗位置超前放置和延迟放置时系统的性能曲线以 及频率偏移时的性能曲线。 第六章回顾总结了本文的主要工作以及主要贡献。 1 4 本章小结 本章首先介绍了i e e e8 0 2 1 6 e 的产生背景以及发展过程，给出了 i e e e 8 0 2 1 6 e 协议的总体特点以及性能参数，同时概括介绍了o f d m a 物理层的 主要特点以及使用的主要技术，如信道编码技术，空时编码技术，o f d m a 技术 等。最后给出了本文结构上的章节安排。 7 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 第二章o f d m a 物理层规范 i e e e8 0 2 1 6 e 定义了四种物理层规范，分别是单载波调制模式s c ，增强单 载波调制模式s c a ，正交频分复用调制模式o f d m 和正交频分多址接入模式 o f d m a 5 1 。本文的研究均是针对o f d m a 物理层进行的。 o f d m 与o f d m a 技术具有较高的频谱利用率，且在抵抗多径效应、频率 选择性衰落和窄带干扰上具有明显的优势，因此成为8 0 2 1 6 中物理层关键技术 之一，本章将对o f d m 与o f d m a 原理进行研究，同时对i e e e 8 0 2 1 6 eo f d m a 物理层的标准规范也进行相应的研究。 2 1o f d m 与o f d m a 2 1 1o f d m 技术 o f d m 的英文全称是o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g , 中文含义 是正交频分复用技术。o f d m 技术的主要思想是：将信道分为若干个正交子信 道，将高速数据信息转换为并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输， 在接收端可以通过相关技术来分离叠加的正交信号，而不产生子信道间的干扰 【9 1 。由于每个子信道上的信号带宽均小于信道的相干带宽，因此每个子信道可以 看作是平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅 是整个信道带宽的一小部分，因此信道均衡变得相对容易。同时子载波之间的正 交性使得o f d m 信号经由多个子载波传送之后不会相互干扰，因此系统允许子 载波频谱混叠，这样就充分利用了频谱资源，频带利用率明显高于传统的f d m 调制方式。而且在o f d m 系统中普遍采用添加循环前缀的方式来克服符号间的 干扰，这样能很好的适应无线通信中的多径环到1 0 1 。 o f d m 系统中经调制的数据可表示为： _ - i s ( t ) = d 。( f ) 。e x p ( j 2 刀f , t ) 式( 2 1 ) 其中正= f o + 拧v ，为第刀个载波上的载波频率，信号的采样周期为互，则： ，- i s ( k r , ) = d 。e x p ( j 2 n ( f o + n a f ) k r , ) 式( 2 2 ) p o 一个o f d m 符号周期中含有n 个采样点，令厶= 0 ，则： 一l s ( 饵) = d 。e x p ( j 2 n n a j k t , ) 式( 2 3 ) 开= 0 北京邮电大学硕士论文基于i e e e s 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 将其与i d f t 形式对比( 系数忽略) ， n - 1_ g ( k r , ) = g ( 熹) e x l ：) ( j 2 ；r t n k n ) 式( 2 - 4 ) n = o v ， 由式( 2 - 3 ) 与式( 2 4 ) 可以看出，若将d 。看作频域采样信号，则s ( 七1 ) 为对应的 时域信号，若v = 1 n t , ，则式( 2 3 ) 与式( 2 - 4 ) 等价。由此得出，当选择载波频率 间隔为v 时，可以用d f t 来定义，接收端只需要用d f t 求出相应的d 。即可恢 复原始信号。 由于o f d m 采用的基带调制为离散傅立叶变换，由以上的原理分析可以认 为数据的编码映射是在频域进行的，经过i f f t 转换为时域信号发出去，接收端 通过f f t 恢复为频域信号。图2 1 是o f d m 系统基本模型框图。 压习粤 压弘 压习鱼 图2 = 1o f d m 系统基拳模型框图 2 1 2o f d m a 技术 正交频分复用多址( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，简称 o f d m a ) 是在o f d m 技术的基础上发展起来的，是o f d m 与f d m a 技术结合 而成的新的技术。由于o f d m 技术一般用于单向广播通信之中，而大多数的实 际通信系统都是支持多用户并发通信的，所以对o f d m 做进一步的扩展，为每 个用户分配子载波中的一组或几组，就得到了新的多址接入方式o f d m a 。 o f d m a 类似于常规的频分复用( f d m a ) ，但不需要f d m a 中必不可少的保护频 带，从而避免了频带的浪费。同时还允许子载波之间有一定的混叠，提高了子载 波的利用率。此外o f d m a 的分配机制非常灵活，可以根据用户业务量的大小 动态分配子载波的数量，并且可以在不同的子载波上使用不同的调制方式和发射 功率来减少干扰，提高传输效率，因而可以达到很高的频谱利用率。 假设共有n 个用户，为每一个用户分配一个载波频率，载波数也是n 个， 载波间距等于符号速率1 t 。则用户k ( k = 0 ，1 ，一1 ) 发送的信号形式： ( f ) = r e a i ( f ) e x p ( 2 矾f ) ) 式( 2 5 ) 其中 9 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 16 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 六= f o + k t + 吼( f ) = a t ( m ) r e c t ( t - r o t ) = 式( 2 6 ) 式( 2 7 ) 其中r 为符号持续信号，厶为第一个载波的频率，a 。( 朋) 为用户k 在第m 个 符号持续时间内发送的数据符号，r e c t ( t ) 为时间间隔 0 ，t 】内的矩形脉冲。用于 保证个用户信号正交性的时钟和载波同步信号由下行发送的导频来获得，每 一个用户都是从这些公共导频信号中得到自己的载波频率和符号定时信息。 为了理论分析的方便以及不失一般性，假设反向信道采用q p s k 调制方式， 且信道为a w g n 信道，频率兀一直分配给第k 个用户，虽然在实际的应用中载 波频率可以根据需要动态分配。可以得到上行接收的信号，( f ) ： n - i r ( t ) = ( t ) + n ( t ) 式( 2 - 8 ) 其中n ( t ) 为加性噪声，经过解调后可以得到： ，- i x ( f ) = 以( f ) + “f ) 式( 2 9 ) k = o 其中x k ( t ) 表示用户k 的信号吼( f ) 的复包络，以f ) 是基带等效噪声，故式( 2 - 9 ) 可以等效的表示为式( 2 1 0 ) ： 卜l z ( f ) = a t ( t ) e x p ( j 2 n ( f k - f o ) t ) + 以f ) 式( 2 1 0 ) k = o 这样就可以清楚的得到需要的承载信息的波形a 。( f ) 。 经过解调以后的信号再以采样频率n i t h z 采样，这样就在每个符号时间丁 内得到了个等间距的信号采样点。在第m 个符号时间内，采样器产生了一个 点的序列： n - i ( m ) = a t ( m ) e x p ( j 2 砌n ) + w , ( m ) ，n = o ，1 ，n - 1 式( 2 - 1 1 ) k = o 容易证明，除去一个因子1 n 之外，序列( 朋) 是a t ( 聊) 的逆离散傅立叶变 换( i d f t ) ，所以可以用点的d f t 来恢复，因此接收机是一个o f d m 接收机。 由以上的分析可知，上行接收的到是一个o f d m 信号，可以通过离散傅立 叶变换得到，这就比传统的需要n 个f d m a 解调器系统简单得多。 l o 北京邮电大学硕士论文基于i e e e s 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 2 2o f d m a 的符号描述 2 2 1 时域描述 逆傅立叶变换产生了o f d m a 波形，其持续时间为有用的符号时间瓦，将乃 的最后部分复制到符号的最前面，构成了完整的符号时间互，这里乏为循环 前缀( c p ) ，用于采集多径，同时也保持载波间的正交性。图2 2 所示为这一符号结 构 s l 。 图2 - 2o f d m a 符号时间结构 2 2 2 频域描述 o f d m a 符号由许多子载波组构成，每个子载波组包含一定的子载波，子载 波的数量决定了f f r 变换的点数。子载波分为三类，分别是：数据子载波，用 于数据的传输；导频子载波，用于传送导频信息和信道估计；空子载波，不作任 何传输，只用于保护带与直流( d c ) 载波。 在o f d m a 中，将可用子载波分成组，每一组为一子信道。在下行方向， 一个子信道可以指定给不同的接收机，基站产生若干个数据流，每个数据流发送 给不同的用户组，因此不同用户站在时间上是并行发送数据。在上行方向，每个 逻辑流由一个用户站产生，一个发射机可以分配一个或多个子信道，几个发射机 可以并行发送。组成一个子信道的子载波可以相邻也可以不相邻。图2 3 所示为 o f d m a 的频域描述。 子信道l子信道2d c 子载波子信道3 图2 - 3 0 f o m a 频域描述 北京邮电人学硕士论文基于i e e e 8 0 2 16 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 2 2 3 原始参数 o f d m a 有以下四个原始参数： 1 b w ：信道带宽； 2 | 耐：所使用的子载波的数量( 包括d c 子载波) ； 3 以：采样因子，它与曰形和i 删一起决定了子载波的间隔以及有用的符 号时间。它的取值定义如表2 1 所示： 表2 - 1 采样因子的取值规范 信道带宽( b w )采样因子( 以) 如果b 是1 7 5 m h z 的倍数以= 8 7 否则如果b 形是1 2 5 ，1 5 ，2 或者刀= 2 8 2 5 2 7 5 的倍数 否则b 形是其他值疗= 8 7 4 g ：c p 时间t 与有用时间瓦的比值，可以取以下值：1 3 2 ，1 1 6 ，l 8 ，1 4 。 2 2 4 派生参数 下面的参数是由2 2 3 节中的原始参数派生出来的： 1 m 啊：2 的幂次方并且大于i 删的最小值； 2 采样频率：e = f l o o r ( n b w 8 0 0 0 ) x8 0 0 0 ； 3 子载波间隔：v = e m ；玎； 4 有用符号时间：瓦= 1 v ； 5 c p 时间：乙= g 瓦； 6 o f d m a 符号时间：z = 瓦+ t ； 7 采样时间：瓦m 啊。 2 2 5 发射信号的数学表示 式( 2 1 2 ) 是在任何o f d m a 符号时间内天线的发射信号： ( - 二1 ) ，2 j ( f ) = r e e x p ( j 2 n f d ) c i e x p ( j 2 m c a f ( t t ) ) )式( 2 - 12 ) i = 一( j v _ o i ) 2 七o 其中， 一f 表示当前o f d m a 符号的持续时间，且0 。 柳3 ) p 【 ，) - ，n z ，) ，p ( o 氏j j 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 式( 3 - 1 2 ) ( 3 1 3 ) q 了，z ，= n 2 4 。 l d p c 的编码有递归编码和矩阵分块编码，这里给出递归编码。 l d p c 的编码过程就是由信息序列j 计算校验序列p 。把信息序列s 分成屯 组，其中吒= r 。一m 6 ，每组有z 个比特，用“表示分组后的s 如式( 3 - 1 4 ) 所示。 甜= 【“( o ) “( 1 ) ”( k b - 1 ) 】 式( 3 - 1 4 ) 同样的，将校验矩阵p 按照每组z 比特分成m 6 组，如式( 3 - 1 5 ) 所示： ，= 【v ( o ) v o ) v ( m 6 一1 ) 】 式( 3 1 5 ) 这样递归编码就可以分为两步，第一步初始化求v ( 0 ) ，第二步递归求，( f ) ， 具体的步骤如下所示： 1 将基矩阵各行相加同时和信息序列u 相乘得到： 七。- i ，一一l e ( 地) ，( o ) = 艺艺0 0 a ) u ( j ) k ( 3 - 1 6 ) 其中0 ( x , t d 表示k 的对应校验比特。这样可以求出，( 0 ) 。 2 递归计算“f ) ，如式( 3 1 7 ) 所示： i l l , 一i 用 一- h i f ) = ( 艺0 ( “) ) “( 歹) + 艺也) v ( o ) ，i = 1 ，m 6 一l k ( 3 1 7 ) y = oq = i q = i 3 2 3 交织 所谓交织就是在发送前重新排列码字符号的顺序，意在使接收端输入码字的 码元符号之间相互独立，也就是把信道表现好的时候和表现坏的时候均匀起来， 使每一个接收码字中出错的码元符号数不超过其纠错能力。这样可以将突发错误 转化为随机错误，利于译码。交织是i e e e8 0 2 1 6 e 标准中的一个非常重要的组 件。在标准中，交织由两次变换组成。第一次变换保证了相邻的编码比特被映射 到不相邻的子载波。第二次变换保证了相邻的编码比特被分别映射到重要的和非 重要的星座图中，因此长时间的最低位比特映射将被避免。 假设第一次变换前比特的下标为k ，第一次变换后其下标为m 。，第二次变 换后下标为，。，则第一次变换遵循式( 3 18 ) ： m i = ( 乙芦d ) 七珊d d 【d ) + f l o o r ( k d ) k = 0 ，1 ， 乞驷一1 d = 1 6式( 3 1 8 ) 第二次变换遵循式( 3 一1 9 ) ： = s f l o o r ( m , 七) + ( m i + 二p 一 式( 3 1 9 ) f l o o r ( d m i ) ) 删j ) k = o ，一l ，d = 1 6 北京邮电大学硕士论文基于i e e e 8 0 2 1 6 e 的o f d m a 物理层研究与仿真 其中，j = 2 ，对于q p