OFDM调制的过程及原理解释个人重点笔记

1.OFDM调制/解调1.1.1.OFDM调制基本原理而傅立叶系数就是频域数据。需要明确是：对于OFDM调制来讲，输入数据是频域数据，基于迅速离散傅里叶变换产生和接受OFDM信号原理：在发射端，输入速率为Rb二数子符号相应速率为Rb一路数据)随后编码映射输出信号被送入一种进行迅速傅里叶逆变照频域数据进行解决。计算出IFFT变换之样值，被一种循环前缀加到样值前，形成一种循环扩展OFDM信息码字。此码字在此通过并串变换，然后按照串行方式通过D/A和低通滤OFDM信号。.2.1.OFDM长处由于FFT解决使各个子载波可以某些重叠，由于理论上可以接近乃奎斯特极限。以OFDM为基本多址技术OFDMA(正交频分多址)可以实现社区内各顾客之间正交性，从而避免顾客间干扰。这使OFDM系统可以实现很高社区容量。增长到最大20MHz),OFDM系统对大带宽有效支持，称为其相对于单载波技术“决定性优。宽带增大而急剧增长，很难支持较大带宽(如20MHz)。OFDM系统可以通过灵活地选取适合子载波进行传播，来实现动态频域资源分派，从而充分运用频率分集和多顾客分集，以获得最佳系统性能。由于每个OFDM子载波内信道可看做水平衰落信道，由于多天线(MIMO)系统带来额外复杂度可以控制在较低水平(随着天线数量呈线性增长。)相反，单载波MIMO系统复杂度与天线数量和多径数量乘积幂成正比，很不利于MIMO技术应用。OFDM缺陷之间正交性依然成立，没有ISI和ICI，对解调出来数据信息符号影响只是一种相位旋转。如果定期偏移量与最大时延扩展长度之和大雨循环前缀，这时一某些数据信息丢失了，并且1.1.2.2.2.存在较高峰值平均功率比(PAPR)多载波系统输出是各种子信道信号叠加，如果各种信号相位一致时，所得叠加信号瞬时正交性遭到破坏从而产生干扰。1.1.3.宽带无线信道特性进行衰减；另一种是色散，它在时域和频域同步变化原始信号波形。1.1.3.1.包络衰落到达接受机，这两条途径之间时延忽视。随机散散产生了不同途径损耗a1x(t)=as(t)+as(t)=(a+a)s(t)212a，即2在这样一种状况下，信道响应可以建模成单一具备随机包络冲激。假定aa是等强度复12raaprre一22，具备零122均值和方差(内容在OFDM无线宽带网络设计与优化P15，涉及概率论几种分布，尚未进1.1.3.2.时间色散信道经散射多径信号到达时间不也许相似。这些时延与否损坏发射信号取决于信号带宽与最大时延差扩展乘积。下图示是一种时间色散信道。HHf)道)tftf(频率选择性)信道及其对窄带和h(t)：多径信道可以表达到一种线性传播函数h(t)。由于不同传播时延，新到脉冲响应是不m=0时延是截然不同，因此频率响应H(f)=F{h(t)}体现为幅度上波动。这种频域中波动将m可辨别，那么信道被以为是频率选取性信道。对于符号周期是不可辨别(指相对时延远不大于一种符号周期)，那么无线信号就是平坦。1.1.3.3.频域色散信道接受信号在时域中短时波动可以用来发射机、接受机或者环境移动导致多普勒效应来解释。若信号脉冲响应为线性非时变，那么多普勒效应在时域中效果就是两者相乘。多普勒对接受信号引入两类失真：(i)信号在时间上变化；(ii)展宽信号频谱。(涉及多普1.1.3.4.宽带信道记录特性和空间分集技术是对付包络衰落最有效技术之一。来克服此缺陷。术是对付时间选取性最有效手段。1.1.3.5.多径衰落总结ISI(符号间干扰)；在频域角度，多径时延扩展可以导致频率选取性衰落，针对信号中不同超过无线信道相干带宽时，导致ISI，形成频率选取性衰落。之FDM之11b2222bcoswcoswt0+sinwtcos2wt+cosnwt0+0cos2wtcosnwtsin2wtcoswtS(t)00000000sinnw00ab2222banbn图中示有N个子载波，但实际每个子载波包括了正弦和余弦两个载波，承载两个数据。所TT/200TT/20TT/200TT/20左边OFDM调制后获得信号累TT/200加后在右边运用正交性可以直接分离出相应载波信息。(图示左边为各子载波，将数据信息，即可1.2.2.DFT离散傅里叶变换/IDFT逆离散傅里叶变换1.2.2.1.傅里叶级数展开信号表达到类似多项式形式即：形式后，即：则两个信号相乘(时域)为：观测这个形式，联系傅里叶级数展开式子：可以懂得将信号变成形式类似于多项式办法，本质上就是傅里叶级数展开。从上面描述咱们可以得知：为了获得两个信号f(t)和g(t)在时域相乘成果y(t)=f(t)g(t)咱简朴概述就是：时域相乘等于频域卷积。注意咱简朴概述就是：时域相乘等于频域卷积。注意咱们1.2.2.2.傅里叶变换描述非周期信号x(t)和其频谱X(f)之间关系两个式子：.3.DFT离散傅里叶变换入输入N个时域样点数据，输出N个频域样点数据。点序列之和。而逆变换则规定出这某些加权系数。即：lk()aPlNTsl为上行带宽，NRB倍数，取决于社区中上行传播带宽配备，满足RBRBRB资源块中包括子载波数资源粒子中相应详细内容,其中一种上行时隙中第l线端口循环前缀长度，见下面表格子载波间隔，15kHzs输出参数l其他参数NTsN输入参数LNRBlzOFDMlOFDMl一种时隙中开始时此外，当一种时隙中第一种OFDM符号是使用常规CP(或者前几种都用常规CP)，RBRBRB循环前缀长度，见下面表格其他参数输入参数资源块中包括子载波资源块中包括子载波数ofdm符号在天线端口p上时间持续信号sFFT大小，取决于子载波都是中间变量NRBkll输出参数s(p)tlfTsN1.2.2.6.PRACH随机接入信道基带信号输入参数x(n)随机接入前导序列固定偏移值，表达资源块中随机接入前导频域置knRANRBNULNRB0PRBscRBsc输出参数时间持续随机接入信号其他参数Nf，KTTk随机接入前导序列长度为表达随机接入前导与上行数据直接子载波间隔差别，存在关系Kff。一种幅值因子随机接入前导序列随机接入前导序列列某些长度ff41.2.3.1.子载波间干扰为了实现无码间串扰，需要在码元间增长保护间隔，如下图所示：但这会带来一种问题，由于OFDM是运用了正交性，如下图，这样子载波相乘后积分为0：1.2.3.2.循环前缀下面咱们详细看看加了循环前缀之后相乘积分状况：循环前缀长度是1/8S，则sin2pit、sin4pi(t-1/16)、sin4pi(t-1/8)及很明显，t缀长度不不大于多径时延，子载波间都可以保持正交性。如下直接给出结论：当考虑到一种径中所有频率信号成分时：地产生一组同频同相本地载波用于解调，如图：咱们懂得，该图中1HZ载波与各途径信号成分中第二个信号均是正交，而与第一种信号则是时延关系，当进行相乘积分时，得出成果为不不大于0。在实际中当相乘载波是正交关系(1为该信号，为各途径频率为1HZ载波相加后，接受到信号，2为本地产生频率为1HZ1.2.3.3.去循环前缀关于去循环前缀当前找到资料很少，总结如下：添加循环前缀过程是：通过IFFT之后，会得到离散复值数据，而循环前缀取是背面一某些采样点复制到前面去，而复制数据是按采样速率进行发送。在发射端还需要通过数模，发送滤波和上变频。而接受端进行相反操作，正在通过数字信号解决教课书学习中。f=7.5kHzN01234*T3168.Ts1024.Ts6240.Tss448.TsTssss4096.TsPUSCHscPUSCHscHsci=0BSCRBsc (每一层有M个复值符号，提成symbsc组，每一组相应一种将数据依次作串并转换，变成并行MPUSCH点数据(一种并行单元有MPUSCH个数据)，SCSC输出：DFT后M点数据，以MPUSCH点为一种并行单元。1.2.5.迅速傅里叶变换(FFT)加快FFT解决速度重要技术手段通过增长解决器单元和高基算法构造使用并行计算技术。在拟定基数时应当全面考虑FFT解决速度、算法、FPGA构造特点和硬件资源消耗等因素。例如，基2蝶形算法由一种乘法和两个加法器构成，而基4蝶形算法包括三个复杂乘法运算，虽然基4解决器解决速度是基2解决器2倍，但基4蝶形算法硬件使用是基2。1.2.5.1.位序操作是本来顺序。按照合同，发射端OFDM调制输出数据为正序。若采用基DIFFFT算法，则需通过(1)位序操作(2)改良算法来解决位序问题。详细位序操作与FFT解决器地址产,6,1,5,3,7分别由三位二进制数。FFT地址产生FFTFFT都要相应相应存储器地址。常用地址产生方式是通过输入数据顺序，和数据输出时FFT级数来产生地址，下面举一种简朴例子：通过计数器产生地址。在控制模块中定义一种时钟计数器和一种级数计数器,级数计数器随级数增长自加,在每完毕一种FFT之后清零,时钟计数器随每一种时钟自加,在每完毕一级FFT之后清零,通过这两个计数器加减和移位可以产生所有需要地址。此外，地址产生时可配合位序操作，即若需要位序操作，可在产生时完毕。每个时钟脉冲都接受下一条解决数据指令，只是不同部件做不同事情，就象生产线流水及时接受下一批生产任务。这样提高了系统解决数据速度。间。对某些时序规定很严状况，该构造还是存有弊端。并且流水线构造规定与级数相等计算器件，因而随着点数增长它硬件面积也增长。如果计算点数很大又规定很高计算速度，就要在FFT解决器内部计算使用时钟频率高于输入数据时钟频率，但很高计算时钟会导致系统不稳定。FFT长解决单元为代价提高FFT运算速度。下1N21kNkN1N20N0N0N2N0N-11N2N1N2N3NWN0N0N2NN0N0N2N-122运算可以并行工作完毕。NN(4.69us/7隔配备DL载每时隙OFDM符号个数长度长6(1/2*3.84M6(4.69us/9))us08)(4.69us/3(4.69us/1)))扩15度展SS0……S变换转换并串转换增加CP去除CP解调成形定时A/D,,aa…,,01N-1c]S)PL