通信原理第11章

1、 通信原理通信原理第第11章章杨鸿文杨鸿文1多径传播与频率选择性2n信号从发送端到接收端的传播方式：多径多径n多径信道的参数时延扩展、相干带宽n发送信号的参数符号间隔、信号带宽n信道分为两种：平衰落或频率选择性衰落满足以下条件是平衰落n信道的时延扩展远小于发送信号的符号间隔n发送信号的带宽远小于信道的相干带宽其余是频率选择性衰落频率选择性3n信道的频率选择性会引起符号间干扰（Inter Symbol Interference）n解决方案q均衡技术（5.7节）q接收端加一个均衡器以消除或减少ISIq扩频技术（10.8节）n扩频能抗干扰，包括能抗多径引起的符号间干扰n进一步还能利用多径实现分集（R

2、ake）q多载波通信（11章）多载波并行传输n数据速率越高，则符号间隔越小，信号带宽越大，信道的频率选择性也越强n多载波并行传输是将高速数据分解成N路低速数据，分别用N个不同的载频进行调制后同时发送。q只要N足够大，每个子路的符号间隔将足够大，其已调信号的带宽将足够窄，使得信道对于该子路的已调信号来说近似是平的，ISI近似可以忽略。4例n信道时延扩展为30msnBPSK，数据速率是1Mb/s，基带采用矩形脉冲成形，BPSK主瓣带宽2MHzn符号间隔1ms，符号间干扰严重n分成1000路q每路的符号间隔是1ms，主瓣带宽是2kHzq每个子BPSK经历的信道近似是平衰落q1000路总的带宽是2MH

3、z，总数据速率是1Mb/s5BPSK-OFDM6默认的脉冲成形：g(t)是宽度为Ts的矩形脉冲发送信号时域表达式n设一个OFDM符号期间0,Ts内各子载波发送的数据是A0,A1,AN-1，均取值于17 scos 2cos 20iiiiistA g tf tAf ttT 11s00cos 20NNiiiiis tstAf ttT-单个OFDM符号的频谱表达式n设一个OFDM符号间隔0,Ts内各子载波发送的数据是A0,A1,AN-1，均取之于18sj1sss0esincsinc2fTNiiiiTSfAffTffT- sjsssincefTg tTfT-98101214161820-0.4-0.20

4、0.20.40.60.81N=8DfffD010ffD0111NAAA- 功率谱密度10122ss0sincsinc4NssiiiTPfffTffT-假设数据是独立等概的二进制序列，则BPSK-OFDM的功率谱密度是各个子载波上BPSK的功率谱密度之和：11-100-5005010015020025000.10.20.30.40.50.60.70.80.910fff-DN=128BPSK-OFDM的解调框图12N个并行的BPSK解调器例：子载波数的设计n给定条件q信道带宽为1MHz，信道时延扩展为20msnN应满足qOFDM符号间隔Ts远大于时延扩展20msqN一般取为2的整幂n答案：q若10

5、倍算远大于，则N=256q若20倍算远大于，则N=512q若100倍算远大于，则N=2048 ss,20,20 s1MHz20NNBTsNTBmmQAM-OFDM14bsb2211loglogRfTN TMNMD 每一路的比特率=Rb/NN个并行、载波正交的M进制QAMOFDM符号间隔Ts=NTblog2M信号表达式15 cc11j2j200j2ccReeeReecos2cos2NNf ti ftiiiif ts ts tAa tI tf tQ tf t-D- 1j20eNi ftiia tA-D复包络第i个子载波上的QAM星座点：Ai ReImI ta tQ ta t同相分量、正交分量I/Q

6、正交调制16OFDM的数字化实现17n在0,Ts时间内，对复包络a(t)采样n序列am是序列Ai的IDFTn序列Ai是序列am的DFTn称Ai为频域符号，称am为时域样值s11j2j2s00ee,0,1,1TmiNNi f mNNmiiiiTaa mAAmNN-D -1j20e,0,1,1miNNimmAaiN-保护间隔n由于多径时延扩展， OFDM符号经过多径信道后将变宽n实际当中，信道的时延扩展与OFDM的符号间隔Ts相比不是无穷小19保护间隔n在OFDM符号之间留出保护间隔可以防止前后干扰20保护间隔Tg应比最大时延扩展更大子载波的正交性21两个正交的子载波空白保护间隔不能保证子载波的正交性22在0,Ts窗口内，第1径上第1子载波和第2径上的第2子载波不正交，后果是子载波间干扰（ICI）将保护间隔的内容设计为OFDM信号的周期延拓（循环前缀）可以解决问题23Tg内的信号是OFDM信号Ts内末尾部分的重复循环前缀（Cyclic Prefix）24OFDM系统25峰均比nOFDM中多个子载波信号叠加的结果将导致已调信号的峰值功率与平均功率之比（Peak to Average Power Ratio