OFDM自适应调制和同步技术.ppt

OFDM自适应调制和同步技术 自适应调制技术 在OFDM系统中，每条链路都可以独立调制，因而该系统不论在上行还是在下行链路上都可以容易地同时容纳多种混合调制方式。这就可以引入“自适应调制”的概念。它增加了系统的灵活性，例如，在信道好的条件下终端可以采用较高阶的如64QAM调制以获得最大频谱效率，而在信道条件变差时可以选择QPSK（四相相移键控）调制等低阶调制来确保信噪比。这样，系统就可以在频谱利用率和误码率之间取得最佳平衡。 自适应调制技术 自适应调制技术的基本思想就是自适应调节信号传输的参数来充分利用当前的信道环境。可以调节的基本参数包括调制方式、编码方式、发射功率、扩频增益和信令带宽等参数。在不浪费能量和增加误比特率的情况下，自适应调制技术有效的匹配了信道的时变特性，提供了较高的频谱效率。 自适应调制技术 自适应调制技术 接收端通过信道估计器获得关于信道的状态信息；自适应比特、功率分配器根据其内置的算法及来自信道估计器的信道状态信息，为各个子载波设置适当的调制参数(主要包括调制方式和发送功率两部分)，并把它们通过专用的信道传送给发送端；发送端的串并变换器根据送来的调制参数为各个子载波分配相应的比特数，调制器同样根据其对应的调制参数完成对各个子载波的基带调制；各个调制器出来的数据通过快速FFT变换器、并／串变换器、加循环前缀后送入信道发送给接收端，接受端进行与发送端相应的逆操作，最终获得输出数据。 自适应调制技术 影响自适应调制性能的因素： 自适应算法实现时间 信道估计误差 信道延时 常用算法有：Hughes—Hartogs算法、Chow算法、Fischer算法等 自适应调制技术 考虑OFDM 系统传输功率、传输速率和系统误码率三者之间的相互约束关系。OFDM 自适应调制算法中三个优化方向： 1)给定误比特率和传输速率，最小化发射信号功率； 2)给定传输速率和功率限制，最小化误码率； 3)给定功率和误码率，最大化传输速率。 自适应调制技术 电力线信道具有两大特点：时变特性和衰减特性。因此，电力线信道的信道容量是—个具有时变性的随机变量，要极大限度地利用信道容量，必须使信息的发送速率也是一个随信道容量变化的量，也就是使编码和调制方式具有自适应性。引入自适应调制。 同步技术 接收机正常工作以前，OFDM系统至少要完成两类同步任务： 1、时域同步，要求OFDM系统确定符号边界，并且提取出最佳的采样时钟，从而减小载波干扰(ICI)和码间干扰(ISI)造成的影响。 2、频域同步，要求系统估计和校正接收信号的载波偏移。 同步技术 符号同步（帧同步） 在接收数据流中寻找OFDM符号的分界是符号定时的任务。理想的符号同步就是选择最佳的FFT窗，使子载波保持正交，且ISI(符号间干扰)被完全消除或者降至最小。使用了循环前缀技术后，OFDM系统能够容忍一定的符号定时误差而不受到性能上损失。所以OFDM系统对定时偏差不像对频率偏差那么敏感。 循环前缀是将OFDM符号尾部的信号搬移到头部构成的，这样可以保证有时延的OFDM信号在FFT周期内总是具有整数倍周期，因此只要多径延时小于保护时间，就不会造成载波间干扰。 同步技术 采样时钟同步 采样频率同步的目的是使接收端的采样时钟频率与发射端一致，通常是在符号粗同步、载波同步完成的基础上完成的。 当收发两端采样时钟不完全一致，其导致的采样频率偏移可能造成以下两个问题：一是信噪比的损失；二是由此导致的缓慢符号定时偏移。 一般地，两个变换器之间的偏差较小，相对于载波频偏的影响来说也较小。 同步技术 载波同步 载波频率不同步会破坏子载波之间的正交性，不仅造成解调后输出的信号幅度衰减以及信号的相位旋转，更严重的是带来子载波间的干扰ICI，同时载波不同步还会影响到符号定时和帧同步的性能。载波频率同步首先是要检测出频率偏移，然后加以纠正。 同步技术 载波频率的同步分为捕获和跟踪阶段。 在捕获阶段，系统需要对抗的载波频偏大，要求频偏估计算法可估计频偏范围大，估计精度高；在跟踪阶段由于只需对抗由于多普勒频移或者载频晶振微小变化带来的载波频率较小的偏差，则跟踪估计算法重点要求估计精度高，可估计范围相对较小。 同步技术 同步技术 OFDM系统的时频同步处理分为捕获和跟踪两个阶段： 在捕获阶段，系统使用比较复杂的同步算法，对较长时段的同步信息进行处理，获得初步的系统同步。 在跟踪阶段，可以采用比较简单的同步算法，对于小尺度的变化进行校正。 同步技术 同步捕获是指建立同步，由于在建立同步之前，接收端与发送端存在着较大的频偏。