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1、1,数字通信(第十一讲)OFDM 基础2011,2,OFDM 简介,OFDMOrthogonal frequency division multiplexing正交频分复用下一代宽带通信系统中的核心技术WiMAXLTE优点高频谱效率抵抗多径信道支持宽带传输,3,单载波通信系统的基带模型,4,OFDM 通信系统的基带模型,对于均匀子载波间隔,5,OFDM 信号：以调制 BPSK 信号1，1，-1，-1，1为例,OFDM调制时域描述,S/P,OFDM调制时域描述,例：以简单的BPSK调制的各个子载波的波形来详细的描述，考察经调制后调制器输出的实部的基带波形。,OFDM 原理,频率选择性衰落 产生码
2、间串扰使误码增加 自适应均衡措施克服码间串扰,频率非选择性衰落(子载波信道)数据码元时间宽度加长 减少码间串扰 并行码调制到一组正交载波集,OFDM调制时域描述,子载波（sub carrier）,子载波必须是一组正交函数集，定义为,满足,OFDM调制时域描述,子载波（sub carrier）在一个符号的持续时间T内每个载波要有整数个周期；相邻的载波间隔为f=1/T；该载波间隔是在T时间内两个载波正交的最小间隔。,OFDM调制频域描述,12,与OFDM系统相对应的单载波系统时频描述,OFDM调制频域描述,S/P,.,OFDM调制频域描述（仿真结果）,15,时频特性,傅立叶变换特性,16,需要考虑
3、的几个问题,相邻子载波间的频差有多少？(多普勒)给定频带内能放置几个子载波？(效率)OFDM 时域符号长度为多少？(有效长度)OFDM 信号如何与现有调制方式相结合？,OFDM调制频域描述,OFDM系统的频谱有若干 的子信道的频谱交叠而成子载波在一个符号周期内 正交频谱的交叠不影响符号的 恢复 OFDM的频谱利用率高 当子载波数较大时信道的 的频谱接近矩型,18,OFDM 的频谱利用率高当子载波数较大时，OFDM 信道的频谱接近矩形有效利用了频谱,频谱效率,使用FFT的OFDM系统,Back,使用FFT的OFDM系统,N个并行的符号X(k)经过反傅立叶变换，得到一组序列x(n)，n=0，1，.
4、N-1，被叫做一个OFDM的符号,以T/N为周期进行抽样，得到的离散序列为,使用FFT的OFDM系统（保护间隔）,在OFDM系统中保护间使用了循环前缀(CP)相邻的两个符号被一段时间隔离防止符号间干扰（ISI）为符号时间同步提供方便*,OFDM信号频谱成型滤波(D/A)及射频调制,S(t),OFDM系统接收端模型,OFDM系统接收端模型,假设：理想信道忽略高斯噪声理想本振理想同步,OFDM系统接收端模型,角标k表示了第k个并行的受调数据及第k个子载波，为 频域的序号；角标n表示了一个OFDM符号以T/N为周期进行抽样的第n 个抽样点，为时域的序号。,OFDM系统接收端模型,OFDM时域信号特征
5、,基于大数定理，发端信号经过IFFT变换后（OFDM时域信号）呈均值为0的高斯信号分布 该时域信号信号不像单载波系统那样存在规则的眼图 时域信号的峰值可能很大，信号峰均比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）的值很大 峰均比大的信号对发端功率放大器的要求很高,28,信号呈高斯分布，PAPR很大,发端OFDM信号pdf分布实例,29,发端放大器的输入输出曲线例,Normal amplifier response,Input,Output,Linear range,非线性区间，输出信号产生削顶现象,30,削顶后的OFDM时域信号分布,31,其他特性,滤波器对系统特性的
6、影响,32,Signal Constellation with different lowpass filters,R=0.5;%roll-factor delay=3;%number of side lobes,33,Signal Constellation with different lowpass filters,R=0.2;%roll-factor delay=3;%number of side lobes,34,Signal Constellation with different lowpass filters,R=0.2;%roll-factor delay=5;%number
7、 of side lobes,35,OFDM时域信号特性总结,呈高斯分布 发端信号可能被削顶 收端A/D变换其的最大区间要选择的合适 接收端需要采取同步策略，以确定OFDM时域信号的FFT起始时刻的位置,36,OFDM 关键技术,最大功率与平均功率的比值问题 同步问题 信道响应估计问题 载波频率误差问题 采样时钟偏差问题后面逐一讲解,OFDM系统同步问题分析,发射机与接收机的载波频率偏差；发射机与接收机采样的频率偏差；发射机与接收机定时偏差。,OFDMA物理意义,OFDM _Orthogonal Frequency Division Multiplexing；正交频分复用技术。OFDMA_Or
8、thogonal Frequency Division Multiple 正交频分多址；OFDMA是OFDM技术的演进；对OFDM子载波信道进行子信道化；部分子载波上加载传输数据的传输技术。,Access,OFDMA 与OFDM,OFDM仅在时域分配用户,OFDMA在频域和时域分配用户,Time domain,User3,User2,User1,Time domain,Frequency domain,Frequency domain,OFDMA=OFDM+FDMA,OFDMA 与OFDM,OFDM系统小结,串并转换，多径信道鲁棒性好，减小ISI频谱利用率高IFFT/FFT实现子载波调制解调非对称业务中灵活的上下行资源分配与其他多种接入方法结合，构成OFDMA系统对系统的同步要求高存在较高的峰值与平均功率比,谢谢！,
