移动通信原理第十章 ofdm技术
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1、子载波的数目 2、保护时间 3、符号周期 4、载波间隔 5、载波的调制方式 6、前向纠错编码的选择
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• 10.1.1 OFDM信号的生成 OFDM符号通带信号可以表示为：
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• 系统的通信能力实际上受制于信道的传播特性。对 于高速数据业务，发送符号的周期可以与时延扩展 相比拟，甚至小于时延扩展，此时将引入严重的码 间干扰，导致系统性能的急剧下降。 • 信道均衡是经典的抗码间干扰技术，在许多移动通 信系统中都采用了均衡技术消除码间干扰。但是如 果数据速率非常高，采用单载波传输数据，往往要 设计几十甚至上百个抽头的均衡器，这不啻是硬件 设计的噩梦。 • OFDM系统既可以维持发送符号周期远远大于多径 时延，又能够支持高速的数据业务，并且不需要复 杂的信道均衡。
• OFDM系统满足Nyquist无码间干扰准则。 但此时的符号成型不象通常的系统，不 是在时域进行脉冲成型，而是在频域实 现的。因此时频对偶关系，通常系统中 的码间干扰(ISI)变成了OFDM系统中的子 载波间干扰(ICI)。为了消除ICI，要求 OFDM系统在频域采样点无失真。
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• 多径效应造成的码间干扰 (ICI)为：
I (t )
d
i i k N 2
N 1 2
1 N 2 i 0.5 s(t ) Re d N exp j 2 f c t i T i N 2 2
• OFDM信号的基带形式为：
x (t )
N i 2
d
N 1 2
i
N 2
i exp j 2 t dwT T
N 1 2
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• 子载波数目 N 4时，承载的数据为d (1,1,1,1) ，四个载 波独立的波形和迭加后的信号
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2
1
0
-1
-2
-3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
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• 由于子载波的正交特性，可以采用一路 子载波信号进行解调，从而提取出这一 路的数据。例如对第 k 路子载波进行解调 可以得到(具体参照课本)：
T k i j 2 t d N exp j 2 t dt d N T exp k T i N i 2 T 2 2
2
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了OFDM系统的实现难度。
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OFDM符号频谱结构
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§10.1 OFDM基本原理
• OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为多路并 行的低速数据流，在多个载波上同时进行传输。对 于低速并行的子载波而言，由于符号周期展宽，多 径效应造成的时延扩展相对变小。当每个OFDM符 号中插入一定的保护时间后，码间干扰几乎就可以 忽略。 • OFDM系统设计关键参数 ：
• 10.1.2 保护时间和循环前缀 • 多径衰落信道 ：
h(t ) Al (t )e
l 1
L
jl ( t )
(t l )
wenku.baidu.com
• OFDM接收机收到的信号为：
r (t ) x (t ) h(t ) n(t ) i d N Al (t )exp j 2 t l l (t ) n(t ) i T l 1 i N 2
N i 2
H (t ) z (t )
i l
• 第 k 个子载波的解调信号中包括了有用信 号、噪声信号以及码间干扰。其中输出 噪声的方差是
E z (t ) z ( s ) t s
* 2
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• 虽然四个子载波的幅度范围恒为 [1,1] ，但迭加 之后的OFDM符号的幅度范围却变化很大，这 也就是OFDM系统具有高峰均比的现象。 • 由于OFDM子载波之间满足正交性，因此可以 采用离散傅立叶变换 (DFT) 表示信号。直接进 行IDFT/DFT变换，算法复杂度为O( N 2 ) ，计算量 非常大，但如果采用IFFT/FFT来实现，则算法 复杂度降低为 O N log ( N ) (基2算法)，极大降低
L 2
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N 1 2
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• 对第 k 路子载波进行解调可以得到：
y (t ) d
N k 2 l 1
H (t ) d
l i ik N 2
L
N 1 2
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• 10.1.1 OFDM信号的生成 OFDM符号通带信号可以表示为：
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• 系统的通信能力实际上受制于信道的传播特性。对 于高速数据业务，发送符号的周期可以与时延扩展 相比拟，甚至小于时延扩展，此时将引入严重的码 间干扰，导致系统性能的急剧下降。 • 信道均衡是经典的抗码间干扰技术，在许多移动通 信系统中都采用了均衡技术消除码间干扰。但是如 果数据速率非常高，采用单载波传输数据，往往要 设计几十甚至上百个抽头的均衡器，这不啻是硬件 设计的噩梦。 • OFDM系统既可以维持发送符号周期远远大于多径 时延，又能够支持高速的数据业务，并且不需要复 杂的信道均衡。
• OFDM系统满足Nyquist无码间干扰准则。 但此时的符号成型不象通常的系统，不 是在时域进行脉冲成型，而是在频域实 现的。因此时频对偶关系，通常系统中 的码间干扰(ISI)变成了OFDM系统中的子 载波间干扰(ICI)。为了消除ICI，要求 OFDM系统在频域采样点无失真。
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• 多径效应造成的码间干扰 (ICI)为：
I (t )
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i i k N 2
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1 N 2 i 0.5 s(t ) Re d N exp j 2 f c t i T i N 2 2
• OFDM信号的基带形式为：
x (t )
N i 2
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N 1 2
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N 2
i exp j 2 t dwT T
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• 子载波数目 N 4时，承载的数据为d (1,1,1,1) ，四个载 波独立的波形和迭加后的信号
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• 由于子载波的正交特性，可以采用一路 子载波信号进行解调，从而提取出这一 路的数据。例如对第 k 路子载波进行解调 可以得到(具体参照课本)：
T k i j 2 t d N exp j 2 t dt d N T exp k T i N i 2 T 2 2
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了OFDM系统的实现难度。
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§10.1 OFDM基本原理
• OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为多路并 行的低速数据流，在多个载波上同时进行传输。对 于低速并行的子载波而言，由于符号周期展宽，多 径效应造成的时延扩展相对变小。当每个OFDM符 号中插入一定的保护时间后，码间干扰几乎就可以 忽略。 • OFDM系统设计关键参数 ：
• 10.1.2 保护时间和循环前缀 • 多径衰落信道 ：
h(t ) Al (t )e
l 1
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jl ( t )
(t l )
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• OFDM接收机收到的信号为：
r (t ) x (t ) h(t ) n(t ) i d N Al (t )exp j 2 t l l (t ) n(t ) i T l 1 i N 2
N i 2
H (t ) z (t )
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• 第 k 个子载波的解调信号中包括了有用信 号、噪声信号以及码间干扰。其中输出 噪声的方差是
E z (t ) z ( s ) t s
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• 虽然四个子载波的幅度范围恒为 [1,1] ，但迭加 之后的OFDM符号的幅度范围却变化很大，这 也就是OFDM系统具有高峰均比的现象。 • 由于OFDM子载波之间满足正交性，因此可以 采用离散傅立叶变换 (DFT) 表示信号。直接进 行IDFT/DFT变换，算法复杂度为O( N 2 ) ，计算量 非常大，但如果采用IFFT/FFT来实现，则算法 复杂度降低为 O N log ( N ) (基2算法)，极大降低
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• 对第 k 路子载波进行解调可以得到：
y (t ) d
N k 2 l 1
H (t ) d
l i ik N 2
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