[新版]OFDM原理.ppt

dt
0 n0
n0
0
TN
d
(n)
0
mn mn
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Adjacent Symbol Interference (ASI) Symbol Smearing Due to Channel
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Guard Interval Inserted Between Adjacent Symbols to Suppress ASI
2
3、MCM的实现方式
多音实现的MCM（Multitone Realization MCM） ——主要用于有线传输系统 正交频分复用的MCM（OFDM） ——主要用于无线传输系统 多载波码分复用MCM（MC-CDMA） ——主要用于扩频通信系统
3
OFDM
1、OFDM的基本思想
OFDM ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 正交频分复用。
n 0 ，1，2 ， , (N 1)
则第m时刻的一个OFDM信号可以表示为
sm (t)
Re
N
1
d
(n)e
j 2fnt
t [0,T ]
n0
收端：采用混频后积分清洗的方式对各子载波解调。
dˆ(m)
TN
N 1 d (n)e
j 2fnt
e
j 2fmt
dt
N 1
TN
d(n) e
j 2 ( nm )t TN
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• 由于每个子载波之间相互正交，所以每个子载波的频带之间互相重叠， 可以获得很高的频带效率，这也是OFDM技术区别于FDM技术的本质 。
• 由于OFDM信号是由多个不同频率，不同振幅，不同相位的信号相互 叠加的结果，因此，具有很高的峰平功率比（PAPR），这就要求RF 功率放大器要有较大的动态范围。
多载波调制
1、多载波调制(MCM)的基本思想
MCM：Multi-Carrier Modulation，将待传输的数据流分解成M个子数 据流，每个子数据流的传输速率降为原数据流的1/M，然后用这些子
数据流去并行调制M个载波。
cos2f1t
{ak}
串/并 变换
+
cos2f2t
SMCM(t)
cos2fMt
1
2、MCM的意义 时间弥散（时延扩展，time delay spread）： 移动信道中，由于存在多条不同距离的传播路径，使 发送端发送的一个脉冲，到达接收端时却是多个不同时延 脉冲在时间轴上的叠加。 将最大时延与最小时延的差值称为时延扩展，记为。 若发送的脉冲宽度为Ts，则接收脉冲的宽度为： Ts + 。 时延扩展将导致ISI，并且码间串扰的严重程度与/Ts成正 比。 多载波调制可以降低信道传输的符号速率，即增加Ts，因 此可以有效地减小甚至消除码间串扰。
Absorbs multipath components.
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OFDM time frequency representation
21
4、OFDM的FFT实现
如果不考虑保护时间，那么OFDM信号可以表示为
s
m
(t
)
Βιβλιοθήκη Baidu
Re
N
1
d
(n)e
j
2f n t
Re
X (t)e j2fct
=
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Example: Splitting of a broadband channel into N=32 subchannels
Hf
10dB
f
„narrowband“
subchannel
0dB
10dB
20dB
30dB
f
Each subcarrier is flat faded. Channel influence can be described by a complex valued factor for each subcarrier
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Imaginary Part of Complex Exponential Time Series: Integer Number of Cycles per Interval
6
Spectra Of Complex Exponential Time Series: Integer Number of Cycles per Interval
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Cyclic Prefix Inserted in Guard Interval to Suppress Adjacent Channel Interference (ACI)
A copy of the signal tail (length TG) is inserted at the beginning of each OFDM symbol.
• 与单载波系统相比，OFDM系统对频偏和频漂更敏感。
FDM
OFDM
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OFDM Modulator
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OFDM Demodulator
15
OFDM is a Block Process
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发端：串/并变换后N路并行数据同时输出，分别调制
在N个子载波上。N个子载波可以表示为
n
fn
fc
TN
将信道分成N个子信道，每个子信道上一个载波，称为 子载波，各个子载波之间相互正交。实现时，将一路高速 串行输入的数据信号流转换成N路并行的低速子数据流，调 制到每个子载波上进行传输。
4
Real Part of Complex Exponential Time Series: Integer Number of Cycles per Interval
10
2、OFDM的特点
• 正交信号可以通过在接收端采用相关技术分离，这样可以减 少子信道之间的相互干扰；
• 通过把信道分成多个带宽很窄的子信道，可以使OFDM系统比 单载波系统具有更强的抗频率选择性衰落的能力，减少突发 错；原因是，对于每一个子信道而言，遭受的是平坦衰落；
• 与采用自适应均衡的单载波系统相比，OFDM系统的信道均衡 更简单；
7
OFDM系统子载波正交特性
在中心频率时振幅达到峰值，而在此频率的整数倍时 振幅为零。
8
Processing steps
9
Power and Bandwidth of OFDM
Power
bandwidth
frequency
The throughput is the sum of the data rates of each individual (or used) tones while the power is distributed to all used tones