OFDM基本原理(详细全面)

。正交频分复用的基本原理和仿真，赵征，2012年10月11日。背景介绍了基本原理系统模型的频偏f的仿真结果。背景介绍：正交频分复用的思想可以追溯到20世纪60年代，当时人们对多载波调制做了大量的理论工作，并证明了多载波调制可以优化系统在带限信道中的传输特性。1970年1月，正交频分复用专利首次发表。第二年，温斯坦和埃伯特在电气和电子工程师学会杂志上发表了一种用离散傅立叶变换实现多载波调制的方法。20世纪80年代，人们对多载波调制在高速调制解调器、数字移动通信等领域的应用进行了更深入的研究。然而，由于技术条件的限制，多载波调制尚未得到广泛应用。20世纪90年代，由于数字信号处理和大规模集成电路技术的进步，正交频分复用技术在高速数据传输领域受到了人们的关注。近年来，由于其在个人无线通信和多媒体通信中的良好性能，已被广泛应用于无线局域网、数字音频广播和数字视频广播系统。正交频分复用技术将成为下一代移动通信系统的核心技术。基本原理众所周知，无线通信有许多传输信号的路径。这就是所谓的多径效应。正交频分复用最初是为了解决多径效应对数据传输的影响而提出的。高数据传输速率使得符号周期非常小。如果多径延迟出现在符号传输中，它可能会影响几个符号。多载波调制可以将高数据流分成许多低数据流，从而增加符号周期并大大降低符号间干扰。如果在符号之间增加一个保护间隔，上述的符号间干扰可以完全消除。如果符号带宽小于信道的相关带宽(相关带宽内的幅度是恒定的，线性相位)，从通过宽带中的正交频分复用解决码间干扰的角度来看，信号在信道中只有平坦衰落。正交频分复用的关键技术是实现和保护子载波之间的正交性。由接收端接收的信号x(t)乘以子载波，然后通过积分器。具有不同频率的载波被相乘并积分为零，并且只有相同的载波被积分以获得原始符号。正是由于每个子载波的正交性，我们可以重叠子载波的频谱并接近奈奎斯特带宽，从而大大提高了频谱的利用率，非常适合移动场合的高速传输。多径传输中的符号干扰是一个令人头痛的问题。为了解决这个问题，正交频分复用在符号之间增加了一个保护间隔，它不能传输任何信号。在这种情况下，信道间干扰(ICI)不能被解决，子载波之间的正交性被破坏，并且接收机不能很好地恢复原始信号，这是毁灭性的。正交频分复用的解决方案是将长度为Tg(保护间隔长度)的符号部分放在每个符号的前面，并将其作为保护间隔发送。这种方法称为循环前缀。以这种方式，在快速傅立叶变换周期中，包含在正交频分复用符号的延迟副本中的波形的周期数是整数，从而解决了码间干扰。原始符号块最终信号被放置在原始符号块的前面以形成新的序列，且原始传输信号和信道响应在时域中的线性卷积变成循环卷积。映射，正交频分复用信号由一组加在一起的子载波信号组成。每个副载波信号包含一个M相移键控信号(M-PSK)或一个正交调幅信号(QAM)。在我们了解到信号的幅度、相位和频率可以用来调制载波之前，但是对于正交频分复用，我们只能使用前两者，因为子载波的频率是正交的并且具有独立的信息。频率调制可能破坏子载波的正交性。I-Qdiagram的前身是极化图必要性：如果接收线被设计为检测相位的微小变化，其复杂性将非常高，而具有90度差的两个正弦波由于其正交性可以被容易地分离。跃迁：I=ACOS()Q=ASIN()，星座图，85j，调制原理，传输信号，Sincex (t)具有有限的带宽，itcanbereRepresentedBitsnSamples。那么x(m)可以被看作是一个序列，i=0，1，N-1。X(t)=re si(k)expJ2(fck/t)t注：采用实部，因为载体形式为cos(j2fit)。如果载波形式为指数形式，则可以如上所述，在过采样x (t)、t=mt/n、fc=0x (m)= si (k) exp (j2 km/n)之后直接将其移除。解调原理，Ts是采样间隔。v为整数，max/Ts=v，其中max为延迟。系统模型，上变频：中频调制到高频，,信道编码：要传输的信号被编码，此时，任何纠错码都可以用来编码和保护交织：编码信号被适当地分散，这个过程防止了一系列错误，导致纠错码中的一系列错误，并且错误的QAM调制不能被校正：选择调制方法。有BPSK、QPSK、QAM等。在该步骤中，只有信号被映射到调制模式的相反位置以产生所需的大小和相位，并且信号调制传输没有真正插入到导频中：已知值被放入信号流中，并且这些已知值将有助于在解调期间恢复正确的信号串行并行：串行信号被改变到并行模式，并且信号长度变为原始的n倍。其中n是副载波的数量IFFT: IFFT被用于将信号转换到离散频域，这可以被理解为将离散频域转换到离散时域，插入保护间隔和加窗，就像信号分别乘以不同的副载波频率一样：信号的尾端部分移动到信号的前端，减少多径干扰对系统的影响，并乘以加窗函数。为了减少由于接收到的两个信号之间极不连续的相位角变化而可能产生的高频信号的定时同步和频率同步：该步骤确定了系统的接收端与信号的时间和频率之间的同步，估计了信号的质量，极大地影响了系统的误码率，并且是该系统中信道校正的最重要的步骤：基于对导频的观察，估计信号被信道干扰以恢复初始信号，在正交频分复用系统中，同步要求非常高。对于要求子载波严格同步的正交频分复用系统，载波的频分偏移将产生更严重的影响。因此，对频偏的敏感性是正交频分复用系统的主要缺点之一。载波同步意味着接收端的振荡频率应该与发射载波的振荡频率同相。如果频率偏移是子载波间隔的n(n是整数)倍，尽管子载波仍然可以保持正交性。然而，频率采样值移动了n个子载波的位置，导致映射在正交频分复用频谱中的数据符号的误码率为0.5。如果载波偏差不是载波间隔的整数倍，则在子载波之间将存在能量“泄漏”,导致子载波之间的正交性被破坏，从而在子载波之间引入干扰并恶化系统的误码率性能。 8598；我不知道为什么。在有限副载波bk的情况下，i=1/Nak，I表示第I个符号周期的第L个副载波上的原始符号，bk，I表示ak，I通过IFFT输出YK，I=EXP (J o) BK，IExp(J2FTK/N)表示接收机进行快速傅立叶变换之前的输入，其中o表示接收机处振荡器的相位和射频载波的相位之间的差zm，I=1/Nexp(jo)被带入上述值， 并且后一部分被C1-m代替，C1-m被定义为对应的n个输入数据符号对输出数据符号的贡献，并且该贡献通常取决于频率归一化偏差fT和子载波距离，相关方法将ICIfl分析为发送前的副载波频率fm乘以IFFT，以及接收后的副载波频率乘以快速傅立叶变换。f是它们的差异。同样，我们使用一个系数来定义ICI和Il-m。事实上，这两种方法的结果可以统一。可以通过限制贡献系数C1-M来获得赵和哈格曼提出了一种降低正交频分复用系统对频率偏差敏感性的方法，即自干扰抵消法，以牺牲系统带宽效率为代价来提高系统性能。我主要看了前两种方法，常数法和线性法。这里我将简单介绍常数。该方法将传输的数据符号映射到两个相邻的子载波上，使数据符号满足以下要求：a0，i=a1，I；a2，i=a3，I；aN-2，i=aN-1，我以序列为0的副载波为例，Z0，1=exp (J O) (C0-C1) A0，I (C2-C3) A2，I.根据上述公式，ICI主要由相邻加权系数CI-ci 1之间的差来确定，并且不再由加权系数ci直接控制。由于相邻加权系数之间的差异通常很小，因此这种方法将减少正交频分复用系统中的码间干扰。一般来说，相邻的加权系数不是常数值，所以上述方法很快被线性代替，模拟一帧6个正交频分复用符号，128个并行子载波，每个子载波有2个比特，保护间隔为32个长度单位，快速傅立