CH15-正交频分复用(OFDM)多载波调制技术-finalversion-2011.ppt

* －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * OFDM调制的数字实现 从前面的分析关系可见，am是{Ai}进行离散傅里叶反变换（IDFT）的结果。而在接收端，通过I/Q正交解调则可以恢复OFDM信号的复包络a(t),对其采样则可得到时间序列{am}. 同样通过离散傅里叶变换（DFT）则可将{am}变换为发送频域序列{Ai}。 一般地，当N是2的整数次幂时，以上DFT以及IDFT将存在快速算法，即FFT和IFFT，由此可以得到基于FFT/IFFT实现OFDM信号的调制和解调方案。 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * OFDM调制器解调器的基带数字处理 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * §4. OFDM调制的循环前缀 1、保护间隔Tg： 在正常情况下，OFDM信号由频率间隔为Δf的N个子载波构成，所有子载波在符号间隔Ts内相互正交。再给定的系统带宽下，子载波数的选取要满足符号持续时间Ts远大于信道的均方根时延扩展στ。 为了消除前后两个OFDM符号之间的码间干扰。可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔。保护间隔长度Tg比信道的最大多径时延更大，从而保证前一个OFDM符号的拖尾不会干扰到下一个符号。 考虑到保护间隔后，OFDM符号的总周期为 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 子载波间干扰的产生 在正常情况下，OFDM信号中两个子载波是正交的，即它们的乘积在[0,Ts]内的积分为0，即内积应该为0。但由于多径时延的存在，由于两个子载波信号的时延不同，这样一来，在接收端两个子载波的信号内积将不为0，也就是它们不正交。显然，这种不正交将表现为相互的干扰，一般称之为子载波间干扰（ICI-Inter-Carrier Interference）。 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 保护间隔、子载波干扰 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 循环前缀 2、循环前缀： 循环前缀就是将每个OFDM符号的信号波形的最后Tg时间内的波形复制到原本是空闲保护间隔的位置上。 从数学上来看，对于IFFT就是将最后的若干个样值复制到前面，形成前缀。 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 循环前缀 循环前缀基本构成： 该图中，N值代表OFDM复包络a(t)在Ts时间内的样值个数，μ是循环前缀内的样值个数，此μ值要大于多径信道的等效基带冲击响应按离散时间表示的样值个数。用循环前缀替代空闲保护间隔后，OFDM的符号周期仍然是T=Ts+Tg。因此，每个符号周期内有μ+N个样值，取其编号为-μ到N-1。 循环前缀满足下列循环关系： a(-k)=a(N-k) , k=1,2,3……, μ * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 循环前缀 显然，在接收端采样后，每个OFDM符号周期内有μ+N个样值，其中前μ个对应循环前缀位置的样值包含前一个OFDM符号的拖尾所产生的干扰，因此接收端要去除循环前缀，用其余不受码间干扰影响的N个样值进行FFT来恢复发送序列。 从离散时间的角度来看，多径信道可以表示为一个有限冲击响应（FIR）线性系统，信道输出是发送序列和信道冲击响应的线性卷积。采用循环前缀后，信道输出的后N个样值是发送序列和信道冲击响应的循环卷积。循环卷积可以保证各子载波上发送的时间序列经过多径信道传输，在去除前缀后，仍能保持正交特性。 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 循环前缀 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * 循环前缀 由图示可见，在原来保护间隔段Tg内的波形是将Ts时间内的最后一部分补到前面所成。经过多径信道传输后，由于Ts对这两个子载波而言，都是其周期的整倍数，虽然多径传输后的第二径信号有了延迟，但在一个Ts时间内相乘积分的结果仍然是0，也即它们还是保持正交的。 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学系－ * §5. OFDM系统的收发信机 1、纠错编码与交织： 在多载波调制技术中，虽然子信道的带宽足够窄，可以抑制多径信道的时延扩展的影响。但子信道中存在的平衰落因素仍然会使某些子信道产生较大的误码率，对付这种干扰的措施就是采用交织编码。 具体操作为，首先将数据进行纠错编码、交织，而后通过各子信道传输。若在衰落信道传输中受到深衰落，接收端解调输出将会出现突发差错，如果交织器的长度足够长，解交织后可将突发差错改造为独立差错，再通过纠错译码来纠正。 * －兰州大学信息科学与工程学院电子与信息科学