正交频分复用(OFDM)多载波调制技术

2021/4/10
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例题分析
Exp：已知，室内信道的均方根时延扩展 στ≈50ns，室外微小区的στ≈30μs。试问， 若采用数字调制方式，能使码ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ干扰忽略的
最大符号速率Rs约为多少？
（提示：若要满足平衰落条件，那么信号
码元周期Ts与均方根时延扩展στ 应满足下 式： Ts > 15στ ）
道从，而使每每个个子信信道道的所带经宽历的B小衰于落信可道以的近相似关为带平宽衰B落c 。，
第十五章 正交频分复用多载波调制技术
主要内容提要：
》OFDM正交频分复用技术的发展 》OFDM多载波调制技术基本原理 》OFDM调制的数字实现 》循环前缀 》OFDM系统的收发信机 》OFDM系统的峰均比 》载波频率偏移对子载波间干扰的影响 》OFDM系统的应用
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例题分析
解:（1）在室内情形
5n 0,sBcf|0.521 3.1M 8 zH ,据工程经验
可取 Ts 1 5 0.75 10 6s,故此 Rs1Ts1.3M 3 Symbo
（2）在室外情形
3μ 0,sBcf |0.521 5.3KzH ,据工程经验
信道相关带宽Bc：
由Jake关系，当相关系数取值为0.5时
对应的频差值Δf定义为信道的相关带宽，
即
1
Bc
其含义是：
f
|0.52
当Δf<< Bc时，ρ->1,说明两接收信号的幅
值高度相关，经历近似相等的衰落；
当Δf>>Bc时，ρ->0,说明两接收信号的幅
值不相关，经历接近完全独立的衰落过程。
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通信原理
Principles of Communications
M.P: Email: or
Address：Department of Electronics & Information Science, School of Information Science&Engineering, Lanzhou University, Tianshui － 子兰 与州 信大 息学 科信 学息 系科 －学与工程2学02院1年电4月10日星期六
在时变多径衰落信道中发送一对正弦波
的频差为Δf,由于接收端的两个接收信号包
络为随机变量，其相关系数ρ将与频差Δf
有关。据Jake关系可知
1
1 2f
2
0
1 0 1
两信号不相关 两信号完全相关 两信号相关
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OFDM正交频分复用技术的发展
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OFDM正交频分复用技术的发展
故此，在实际工程应用中，若由无线通信环 境得到信道的统计参量均方根时延扩展στ后， 应根据具体通信质量的要求，选取合适的数
字调制信号的符号间隔Ts，以确保在数字调
制信号带宽范围内近似为平衰落，以保证产 生较小的码间干扰。否则还需采用信号均衡 的措施来进一步减少码间干扰。
反之，当数字调制信号的带宽B越大于信道相关带宽Bc，
则经时变多径信道传输后，在信号带宽范围内的不同频率 分量的幅度相关性越小，因此不同频率分量通过信道传输 时会受到不相同的衰落，故称为频率选择性衰落。显然， 频率选择性衰落将使信号中的不同频率分量产生不相同的 幅度变化，造成接收信号的波形严重失真，导致码间干扰， 进而产生误码，此时的通信系统可视为宽带系统。
衰落分为平坦衰落（窄带时）以及频率 选择性衰落（宽带时）。 2）信道存在时变性，不是恒参信道；
以上这些都增加了信道接收端接收信号 的随机特性，对正确接收发送端的信息造成 很大的困难。
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OFDM正交频分复用技术的发展
关于利用信道均方根时延扩展στ参数对移动 信道在一定信道带宽时呈现平衰落还是频率 选择性衰落的判定准则：
可取 Ts 15 0.45 10 3s,故此 Rs 1Ts 2.2KSymbo
可见，多径的无线通信环境对于通信质量的 影响非常严重。为了避免码间干扰，数字调 制信号的最大符号速率将受到很大限制。
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正交频分复用OFDM多载波调制
用正交频分复用（OFDM）方式实现多载波调制 的基本思路和实现方案： 基本思路：将宽带信道分解为许多平行的窄子信
G4移动通信系统为了支持流畅的多媒体服务， 需要高达100Mbit/s的信息速率。 2、信道中除加性噪声（AWGN）外衰落及码间 干扰的影响严重
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OFDM正交频分复用技术的发展
移动无线信道的特征： 1）存在多径传输，导致接收端接收信号的 衰落起伏（瑞利分布、莱斯分布）；
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本章的教学基本要求
本章要求基本理解OFDM正交频分复 用技术及多载波调制技术的工作原理、 OFDM多载波调制技术基本原理、OFDM调 制的数字实现、循环前缀、 OFDM系统的 收发信机、OFDM系统的峰均比、载波频率 偏移对子载波间干扰的影响、OFDM系统的 应用。
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§1. OFDM正交频分复用技术的发展
基于正交频分复用（OFDM）方式的多载波调制 技术是一种能够提供更高比特速率、抗频率选择 性衰落的现代通信技术。 对无线移动通信系统性能指标（有效性和可靠性） 的主要影响因素 1、有限带宽期望获得更高信息速率 EXP:无线区域网中，分配带宽20MHz，传输速率 高达54Mbit/s;
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OFDM正交频分复用技术的发展
由此易知：
当数字调制信号的带宽B越小于信道相关带宽Bc，则经时
变多径信道传输后，在信号带宽范围内的不同频率分量的 幅度相关性越大，因此不同频率分量近似经历相同的衰落， 故称为平衰落。此时，由于平衰落对接收信号的波形无明 显的影响，故码间干扰可以忽略，该通信系统可视为窄带 系统。