第3章OFDM系统基本原理《MIMO-OFDM系统原理、应用及仿真》课件

t kT / N (k 0,1,, N 1)
2ik sk s(kT / N ) di exp j N i 0
N 1
N 1
0 k N 1
1 x(n) X (k )e N k 0
N 1
j
2 nk N
3.3 OFDM的保护间隔和循环前缀
r0

yN 1

rN 1
S/P
A/D
r (t )
一个OFDM系统较完整实现框图
3.4 带外功率辐射以及加窗技术
ts 0
OFDM信号的时域表达式（复包络）
s(t )
1 N
1
d N
i 0
N 1
i
exp j 2f i t rect(t T / 2)
是功率归一化因子。
OFDM符号的频域：
3.2 OFDM系统的基本模型
d0
d1
串 /并
3.2.1 OFDM系统的调制和解调
e j 2f 0 t
积分
e j 2f 0 t
~ d0
~ d1
e j 2f1t
+
s (t )
e j 2f1t
信道 积分
并 /串
d N 1
e j 2f N 1t
e j 2f N 1t
积分
~ d N 1
1 N 1 t s T ik di exp j 2 (t t s ) dt t s T i 0 T
1, 1 T exp( jnt ) exp( jmt )dt 0 T 0,
mn mn
ˆ d d k k
FDM与OFDM带宽利用率的比较
或
N 1 s(t ) di exp j 2fi (t t s ) rect(t t s T /2) i 0
基带OFDM符号时间表示式为
N 1 i d exp j 2 ( t t ) i s s(t ) i 0 T 0
IFFT 时间
Ng 前一OFDM
后一OFDM
sN L sN 1
x0
CP
d (k )
S/P
星 座 映 射
x1

I
s0 sN L P/S

F F
T
D/A
s (t )
多径信道
xN 1
sN 1
rN L
n(t )
ˆ (k ) d
P/S

星 座 反 映 射
y0 y1
rN 1 CP
F F T
第3章 OFDM系统的基本原理 3.1 引言
数字调制系统有单载波调制系统与多载波调制系统之分。单 载波系统在数据传输速率不太高、多径干扰不是特别严重时，通 过使用合适的均衡算法可使系统正常工作。但是对于宽带数据业 务来说，由于数据传输速率较高，时延扩展造成数据符号间的相 互重叠，从而产生符号间干扰（ISI），这对均衡提出了更高的要 求，需要引入非常复杂的均衡算法，实现比较困难。 多载波调制(Multicarrier Modulation)采用多个载波信号。 它把数据流分解为若干个子数据流，从而使子数据流具有低得多 的传输比特速率，利用这些数据分别去调制若干个载波。所以， 在多载波调制信道中，数据传输速率相对较低，码元周期加长， 只要时延扩展与码元周期相比小于一定的比值，就不会造成码间 干扰。
升余弦窗函数定义
0.5 0.5 cos( t /( Ts )) w(t ) 1.0 0.5 0.5 cos((t T ) /( T )) s s 0 t Ts
Ts t Ts Ts t (1 )Ts
128子载波、滚降系数分别为0（矩形函数）、0.025、0.05、
0.1和0.5的升余弦窗函数对OFDM系统功率谱密度的影响
经过加窗处理后的OFDM符号示意图
OFDM系统基本模型框图
f i f c i / T i 0,1,, N 1
频带OFDM符号时间表示式为
N 1 di exp j 2fi (t t s ) s(t ) i 0 0
ts t ts T t ts t ts T
频率 传统的频分复用（FDM）多载波调制技术 节省频带资源 正交频分复用（OFDM）多载波调制技术
频率
t
f
OFDM符号内包括4个子载波的情况 OFDM系统中子信道符号的频谱示意图
3.2.2 OFDM系统的DFT/FFT实现
i s(t ) di exp j 2 t T i 0
发送端： 接收端：
OFDM数据 OFDM数据 训练序列 训练序列 OFDM数据 OFDM数据
无保护间隔情形
发送端： 接收端：
OFDM数据 OFDM数据
训练序列 训练序列
OFDM数据 OFDM数据
加入保护间隔情形
加入循环前缀作为保护间隔的OFDM符号
复制 IFFT
保护 间隔
IFFT 输出 N
保护 间隔
e j 2f 0 t
积分
~ d0
~ d1
e j 2f1t
+
s (t )
e j 2f1t
信道 积分
并 /串
d N 1
e j 2f N 1t
e j 2f N 1t
积分
~ d N 1
N 1 t s T 1 k i ˆ d k exp j 2 (t t s ) di exp j 2 (t t s ) dt T ts T T i 0
1 s( f ) N
2
d TSa( ( f f )T
i 0 i i
N 1
2
由于OFDM符号每个子载波的功率谱大致呈抽样函数形 状，旁瓣的振荡衰减比较慢，所以导致OFDM符号的整个功 率谱带外辐射比较大 。
OFDM信号的功率谱密度
32个子载波的OFDM信号的功率谱密度
子载波个数为16、64和256的OFDM系统的PSD
或
ts t ts T t ts t ts T
N 1 i s(t ) di exp j 2 (t t s ) rect(t t s T /2) T i 0
在接收端O2f 0 t