第4-2章OFDM调制关键探讨.docx

第4章OFDM调制关键技术 第1章：概述 第2章:无线通信信道特点及特性 第3章：多载波调制原理-OFDM调制 第4章：OFDM调制关键技术 第5章：OFDM接收机关键技术 第六章：多天线技术 一：保护间隔 采用OFDM技术后，将若干个连续的数据组成一个整体变换到频域进行均衡，复杂度大大降低。 在多径时延扩展的无线信道中，OFDM符号的时延扩展可能对相邻的OFDM符号造成干扰，称为符号间干扰（Inter-Symbol Interference,ISI） 多普勒效应引起的载波间的干扰（Inter-Carrier Interference,ICI） 避免的办法有三： 1：零符号填充 Zero Padding,ZP 具体做法： 在OFDM符号间插入若干个全0符号。 要求： 零符号的长度要大于多径时延时间。 结果： 那么前一个OFDM符号就不会干扰到后一个OFDM符号，从而起到保护作用。 缺点：零的加入降低了信号的传输效率，0除了保护无任何别的作用。 2：循环前缀填充 Cyclic Prefix CP 提出者： Peled和Ruiz在1980年提出 做法： 将OFDM符号的最后一部分复制到符号之前，用作填充保护间隔。 CP的最大好处是： 保护间隔中CP的时延扩展直接叠加在数据块上，自动构成OFDM符号与信道响应的循环卷积，无需循环重构的过程。 同时：CP-OFDM的循环重构可以用于粗定时同步，这称为Cp-OFDM基本技术之一。 缺点：降低了信号传效率。 3：训练序列填充 由来： 填“0”及CP降低了系统的传输效率，为了避免这一短处： 有人提出： 使用一个训练序列填从保护间隔。 训练序列填充的优点： ? 训练序列作为保护； ? 训练序列同时可作为同步及信道估计；因此就不需要在数据中再插入额外的训练信息，大大提高了系统的传输效率。 ? 接收机的同步与信道估计都可以基于训练序列独立完成，与帧体数据无关，便于系统模块化设计。 由于在时域进行同步，因此被称为时域同步正交频分复用 Time-Domain Synchronous OFDM TDS-OFDM 付出的代价： 数据块与训练序列间存在相互干扰 前一个数据块会干扰本帧的训练序列，本帧的训练序列会干扰本帧的数据块。 导频设计 导频---（Pilot）是一种辅助数据，也叫作参考信号. （Reference Signal,RS） OFDM系统中 在发送端： 通过在特定的子载波上插入一些已知数据， 在接收端： 根据这些已知的数据，进行时间和频率同步、信道测量与估计、相位噪声追踪等。 目的： 提高信道估计的精度，提升信号解调性能。 常见的导频图案 块状导频 BlockPilot 指周期性地在某个OFDM符号的频域占满所有可用子载波的导频信号。 作用： 用来估计整个带宽上信道特性。 梳妆导频 Comb Pilot 梳妆导频在时域上是连续的，而在频域上是间隔插入的。 作用： 进行信道特性估计，但只能得到部分子载波上的信道相应，需要在频域进行插值才能获得整个带宽的信道特性。 离散导频 Scattered Pilot 是在时频二维空间，根据一定的规律零散插入的导频信号。 在接收端进行估计时：使用二维插值。从而可以得到整个空间的信道特性。 频谱成形 信号经过射频发送的频段通常是严格规定的，即使是在公共频段，也必须遵循一定的规则发送信号。 为了保证本频段的信号不至于影响到相邻频段上的信号，对发送信号的频谱有严格的要求，因此，信号在发送前首先要进行频谱成形。 单载波信号频谱成形 单载波信号频谱成形通常使用时域滤波器进行频谱成形，将待发的的信号经过具有一定频谱特性的滤波器，将频带外的信号滤除，在接收端再进行恢复，实现信号的无失真传输。 OFDM信号频谱成形 在OFDM系统中，由于频域每个子载波相互独立，且子载波数目可以调整。若果将频带边缘的少量子载波置零，则可以显著降低OFDM信号的带外功率，达到频谱成形的效果，这项技术叫：虚拟子载波。 下面是：采用虚拟子载波技术后 OFDM信号模拟的频谱特性 虚拟子载波频谱成形频域波形 虚拟子载波频谱成形频域波形 不同子载波总数下OFDM频谱特性 由此可以看出： 子载波数越多，频带边缘衰减越快，带外干扰就越小！ 时域加窗 OFDM符号加入循环前缀后，循环前缀前后的采样值可能会发生相位突变，这种突变会引起频域高频分量，在接收端容易引起信号失真。 为了缓解前后两个符号相邻采样值之间的相位突变问题，可以在时域采用窗函数进行成型，称为时域加窗。 窗函数有:凯萨窗函数，余弦滚降滤波器等： 峰均比抑制技术 OFDM传输的一个主要缺点是： 发射信号的：功率峰均比较高 造成峰均比高的原因是： 由于OFDM调制将若干个子载波信号在时域进行叠加，若果子载波上的符号相位