OFDM基本原理(详细全面).ppt

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）基本原理和仿真;背景介绍 基本原理系统模型 频偏Δf 仿真结果;背景介绍;基本原理; ;映射;I-Q diagram的前身是Polar diagram 必要性：若要设计一个接收线路侦测相位微小的变化，复杂度会很高，而相差90度的两个正弦波由于互相正交而很容易被分离出來。 转变：I=Acos(ψ) Q=Asin(ψ);调制原理; Since x(t) has limited bandwidth,it can be represented by its N samples.Then x(m) can be regarded as the IFFT of the sequence Si(k),i=0,1,```,N-1.;解调原理;Ts是采样间隔，v是整数，[τmax/Ts]=v,其中τmax是延时;系统模型;信道编码：将要传输的信号进行编码，此时可用任何错误更正码加以编码保护 交织：将编码完的信号作适度的打散，此过程防止一连串错误，造成错误更正码也也发生一连串错误，而无法更正错误 QAM调制：选定调制方式，有BPSK、QPSK,、QAM等，此步骤，只有将信号对应至调变方式之对對位置，而产生所需的大小及相位，并並无真正将信号调制传输 插入导频：将已知值放入信号流中，这些已知值将在解调时可帮助还原正确信号 Serial to Parallel：将串行信号改成并行方式，此时信号长度则变成原来的N倍，其中N是子载波的个数 IFFT：利用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)，将信号做一个转换，可以理解为离散频域转变成离散时域，如同信号分别乘上不同子载波频率一样 插入保护间隔并加窗：信号尾端的部分移到信号前端，减少多径干扰对系统的影响，并且乘上窗函数，减少接收到二个信号之间可能因为极不连续的相角变化而产生的高頻信号 定时同步和频率同步：此步骤确定系统接收端与信号时间和频率上的同步，估测信号的好坏，大大影响系统的错误率，是此系統中最重要的一個步骤 信道校正：根据对导频的观察，推测信号受到通道的干扰，來还原初始信号;频偏Δf对系统的影响;有限个子载波的情况 bk,i=1/N ak,i表示第i个符号周期的第l个子载波上的原始符号，bk,i表示ak,i经过IFFT输出 yk,i=exp(jθo)bk,iexp(j2πΔfTk/N) 表示接受端FFT之前的输入，其中θo表示接受端振荡器的相位与射频载波相位的差 zm,i=1/Nexp(jθo) 带入上面值以后 把后面的部分用Cl-m代替，定义为对应N个输入数据符号对输出数据符号所作出的贡献，而这种贡献往往取决于频率归一化偏差ΔfT和子载波距离;相关方法分析ICI fl 是发射前IFFT乘以的子载波频率 fm 是接受以后FFT乘以的子载波频率,Δf是它们的差 同样我们用一个系数来定义ICI,Il-m 总结：其实两种方法的结果是可以统一的，有限个子载波的贡献系数Cl-m 取极限就可以得到Il-m;频偏引起的信噪比损耗和干扰自消除 理论上损失时随着ΔfT的增加而逐渐变大的，但是我还没有仿真。这后意味着如果只采用提高发送功率的方法，并不能真正改善OFDM系统的性能，系统接收机内进行之前所能得到的信噪比并不会有太大的改善，这就是我们所说对系统性能带来的非常严重的地板效应。 Zhao和Haggman给出了一种降低OFDM系统对频率偏差敏感程度的方法，被称之为自干扰消除，以牺牲系统的带宽效率为代价获得性能的改善。我主要看了前面两种方法，constant方法和linear方法，这里简单介绍constant。该方法将被发送的数据符号映射到相邻的两个子载波上，且使得数据符号满足：a0,i=a1,i;a2,i=a3,i;.....aN-2,i=aN-1,i ???序列为0的子载波为例 z0,1=exp(jθo) [(c0-c1)a0,i+(c2-c3)a2,i+...+(cN-2-cN-1)aN-2,i] 根据上述公式可以看到，ICI主要取决于相邻加权系数ci-ci+1的差值，而不再由加权系数ci来直接控制。由于相邻加权系数之间的差值一般都比较小，所以这种方法会降低OFDM系统内的ICI。一般情况下，相邻的加权系数都不是恒定值，所以以上方法很快被linear