任务2 OFDM关键技术.pptxVIP

LTE移动通信技术 2018年1月 课程目录 模块1 LTE概述 模块2 OFDM基本原理 模块3 LTE协议原理 模块4 MIMO基本原理 模块5 LTE基站设备 模块6 LTE基站开通与维护 OFDM系统概述 目 录 任务1 OFDM关键技术 任务2 OFDM的应用 任务3 4 1. 识记：保护间隔、循环前缀、同步技术、降峰均比技术； 2. 领会：信道估计。 一、循环前缀 路径2 路径1的第二个符号和路径2的第一个符号形成干扰 路径1 多径效应将引起符号间干扰 保护间隔 保护间隔GI (Guarding Interval) 路径2 路径 1 保护间隔 加入保护间隔避免符号间干扰 当保护间隔的长度超过信道最大延迟，一个符号的多径分量不会干扰下一个符号 子载波干扰 子载波 1 带有时延的子载波 2 保护间隔 OFDM信号的积分区间 子载波 2对子载波1带来的ICI干扰 引入保护间隔后，积分区间内不再具有整数个子载波，子载波间的正交性被破坏，两个子载波之间会产生载波间的干扰 循环前缀 幅度 保护间隔 FFT 积分时长 OFDM 符号长度 循环前缀是前一个符号后一段样点值的重复，加入循环前缀的目的是不破坏子载波间的正交性； 只要每个路径的时延小于保护间隔，FFT的积分时间长度就可以包含整数个多径子载波波形。 循环前缀CP (Cyclic Prefix) 循环前缀 时间 循环前缀（续） 加入循环前缀，要牺牲一部分时间资源，降低了各个子载波的符号速率和信道容量，优点就是可以有效的抗击多径效应。 下图为采用IFFT实现OFDM调制并加入循环前缀的过程：输入串行数据信号，经过串/并转换，输出的并行数据就是要调制到相应子载波上的数据符号，可以看成是一组位于频域上的数据。经过IFFT就实现了频域到时域的转换。 OFDM系统的同步要求： 载波同步：实现接收信号的相干解调； 样值同步：使接收端的取样时刻与发送端完全一致； 符号同步：区分每个OFDM符号块的边界，因为每个OFDM符号块包含N个样值。 与单载波系统相比，OFDM系统对同步精度的要求更高，同步偏差会在OFDM系统中引起ISI及ICI。 二、同步技术 同步技术-载波同步 OFDM系统利用导频实现载波同步，载波同步分为两个过程： 跟踪模式：只需要处理很小的载波抖动； 捕获模式：频偏较大，可能是载波间隔的若干倍。 OFDM系统接收机通过两个阶段的同步，可以提供良好的捕获性能和精确的跟踪性能。 第一阶段：尽快地进行粗略的频率估计，解决载波的捕获问题； 第二阶段：能够锁定并且执行跟踪任务。 同步技术-符号同步和载波同步 OFDM系统中，采用最大似然方法联合实现符号定时同步和载波同步。 通常多载波系统都采用插入保护间隔的方法来消除符号间干扰，最大似然方法正是利用保护间隔所携带的信息完成符号定时同步和载波频率同步，克服了需要插入导频符号实现载波同步，浪费资源的缺点。 三、信道估计技术 加入循环前缀后的OFDM系统可等效为N个独立的并行子信道。如果不考虑信道噪声，Ｎ个子信道上的接收信号等于各自子信道上的发送信号与信道的频谱特性的乘积。如果通过估计方法预先获知信道的频谱特性，将各子信道上的接收信号与信道的频谱特性相除，即可实现接收信号的正确解调。 常见的信道估计方法有基于导频信道和基于导频符号（参考信号）两种，多载波系统具有时频二维结构，因此采用导频符号的辅助信道估计更灵活。 导频符号位置 导频符号辅助方法是在发送端的信号中某些固定位置插入一些已知的符号和序列，在接收端利用这些导频符号和导频序列按照某些算法进行信道估计。 在多载波系统中，通常在时间轴和频率轴两个方向同时插入导频符号，在接收端提取导频符号估计信道传输函数。只要导频符号在时间和频率方向上的间隔相对于信道带宽足够小，就可以采用二维内插滤波的方法来估计信道传输函数。 导频符号位置图 Normal CP下单天线口的导频图样 Normal CP下两天 线口的导频图样 峰均比（PAR） 在时域上，OFDM信号是Ｎ路正交子载波信号的叠加，当这Ｎ路信号按相同极性同时取最大值时，OFDM信号将产生最大的峰值。该峰值信号的功率与信号的平均功率之比，称为峰值平均功率比，简称峰均比(PAPR)。 在OFDM系统中，PAPR与Ｎ有关，Ｎ越大，PAPR的值越大，Ｎ=1024时，PAPR可达30dB。大的PAPR值，对发送端的功率放大器的线性度要求很高,并降低功放效率。如何降低OFDM信号的PAPR值对OFDM系统的性能和成本都有很大影响。 降峰均比技术 降峰均比技术 OFDM系统中采用信号预畸变技术降峰均比 实现原理 在信号被送到放大器之前，首先经过非线性处理，对有较大峰值功率的信号进行预畸变，使其不会超出放大器的动态变化范围，从而避