[工学]第五章 调制技术2.ppt

第五章 调制技术 COFDM 地面开路传送的特点： 环境差，易受外来杂散电磁波的干扰。 应除了考虑随机，突发误码外，还应考虑多径干扰，便携式接收能力，车载快速运动中的移动接收能力。 多径干扰根据其产生的条件大致可分为以下三类： 第一类多径干扰：是由于快速移动的用户附近物体的反射形成的干扰信号，其特点是在信号的频域上产生Doppler(多普勒)扩散而引起的时间选择性衰落。 第二类多径干扰： 是由于远处山丘与高大建筑物反射形成的干扰信号，其特点是信号在时域和空间角度上发生了扩散，从而引起相对应的频率选择性衰落和空间选择性衰落。　　 第三类多径干扰： 是由于基站附近的建筑物和其它物体的反射而形成的干扰信号，其特点是严重影响到天线的信号入射角分布，从而引起空间选择性衰落。 5.4 COFDM 多径干扰会导致频率选择性衰减，导致信号的畸变。 高速数据易受到多径干扰。 解决多径干扰的思路：可以扩大符号周期，使其大大超过多径反射的延时时间，一定距离内来的一次、二次或多次反射波其迟后于直达波的时间将只占据符号周期的很小一部分时间，码间干扰问题变得十分微小而不致造成误码了。 OFDM 调 制 OFDM 基本原理 并行传输系统将整个信道分成许多个较窄的子信道，任何瞬间传送多个数据，单个数据只占用可用频带的一小部分。 OFDM基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低， 从而能够提高抗多径和抗衰落的能力。为了提高频谱利用率，OFDM方式中各子载波频谱有重叠， 但保持相互正交， 在接收端通过相关解调技术分离出各子载波， 同时消除码间干扰的影响。  OFDM调制，解调原理 各个载波是相互正交 OFDM调制和解调 对各个子载波采用PSK或QAM调制方式 基带信号Ij和Qj 对每个子频带中给出的sinωjt和cosωjt两个正交载波进行调制。 OFDM调制，解调原理 OFDM的调制器的方框图 OFDM的解调器的方框图 保护间隔 为避免可能的符号间干扰，在符号持续期Tu前加入一段保护间隔Tg的方法。 加入保护间隔后，只要发射波与直达波之间的延时不超过保护间隔期，不会发生符号间的干扰，发射波还将增强直达波的接收功率，带来增益。 代价：降低数据传输速率，带宽效益下降，信噪比有所下降。 保护间隔 2k模式和8k模式的频谱特点 对于8MHz带宽的电视频道，均匀安排以N=2r个子载波，r取11或13，即为2048（2k载波），8192（8k载波）。 2k模式的载波间隔是：3906Hz 8k模式的载波间隔是：976.5Hz 按照一般的表示法，各个载波频率可表示为fj＝f0+jΔf，Δf为相邻载波的载频间隔值。 用角频率表示时则为ω0，ω1，…，ωj，…，ωN-1，其中, ωj＝ω0+jΔω。 移动接收采用2k模式 高速运动中，OFDM会因为多普勒效应引起载波的频移。 多普勒效应： 因波源或观察者相对于传播介质的运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。 多普勒频移： 对移动接收模式的讨论 如果在8 MHz射频信号带宽内安置2k个载波，则相应的载频间隔Δf约为4 kHz。 这时，最大多普勒频移fDM与Δf之比约为2.75％。理论和实验证明，这样的相对频移不会破坏多载波系统载波间的正交性，接收机能正确解调高速移动中接收到的信号。 已经证明，移动接收时要确保载波的正交性，fDM与Δf 的比值不能超出6.25％。  如果采用8k模式而Δf 约为1 kHz时 fDM必须小于62.5Hz， 这时车速VMAX限制为135 km／h。 由此可见，从适应于高速移动接收看，OFDM应采用2k模式 OFDM系统性能 3 通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力 4 可以选用基于IFFT/FFT 的OFDM方法，实现OFDM 5 信道利用率很高，这在频谱资源有限的无线环境中尤为重要。 OFDM技术存在两个缺陷：（1）对频率偏移和相位噪声很敏感。（2）峰值与均值功率比相对较大，这个比值的增大会降低射频放大器的功率效率。 COFDM COFDM是将编码和OFDM结合起来的一种传输方式. TCM结合频率和时间交织是被认为是频率选择性衰减信道中最有效的方法 * * 和串行体制相对应的一种体制是并行体制。它是将高速率的信息数据流经串/并变换，分割为若干路低速率并行数据流，然后每路低速率数据采用一个独立的载波调制并叠加在一起构成发送信号，这种系统也称为多载波传输系统。 图 7.8.1 OFDM系统的一种实现方案 图 7.8.2 OFDM信号频谱 只有相同频率和相同相位的OFDM信号分量才会给