通信原理电子第8章新型数字带通调制技术.ppt

8.3.2 OFDM的基本原理 虽然由图上看，各路子载波的频谱重叠，但是实际上在一个码元持续时间内它们是正交的。故在接收端很容易利用此正交特性将各路子载波分离开。采用这样密集的子载频，并且在子信道间不需要保护频带间隔，因此能够充分利用频带。这是OFDM的一大优点。 * 8.3.2 OFDM的基本原理 在子载波受调制后，若采用的是BPSK、QPSK、4QAM、64QAM等类调制制度，则其各路频谱的位置和形状没有改变，仅幅度和相位有变化，故仍保持其正交性，因为?k和?i可以取任意值而不影响正交性。 各路子载波的调制制度可以不同，按照各个子载波所处频段的信道特性采用不同的调制制度，并且可以随信道特性的变化而改变，具有很大的灵活性。这是OFDM体制的又一个重要优点。 * 8.3.2 OFDM的基本原理 OFDM体制的频带利用率 设一OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为Ts，每路子载波均采用M 进制的调制，则它占用的频带宽度等于 频带利用率为单位带宽传输的比特率： * 8.3.2 OFDM的基本原理 当N很大时， 若用单个载波的M 进制码元传输，为得到相同的传输速率，则码元持续时间应缩短为(Ts /N)，而占用带宽等于(2N/Ts)，故频带利用率为 OFDM和单载波体制相比，频带利用率大约增至两倍。 * 8.3.3 OFDM的实现 复习DFT公式 设一个时间信号s(t)的抽样函数为s(k)，其中k = 0, 1, 2, … , K– 1，则s(k)的离散傅里叶变换(DFT)定义为： 并且S(n)的逆离散傅里叶变换(IDFT)为： * 8.3.3 OFDM的实现 若信号的抽样函数s(k)是实函数，则其K点DFT的值S(n)一定满足对称性条件： 式中S*(k)是S(k)的复共轭。 现在，令OFDM信号的?k＝0，则式 * 8.3.3 OFDM的实现 变为 上式和IDFT式非常相似。若暂时不考虑两式常数因子的差异以及求和项数(K和N)的不同，则可以将IDFT式中的K个离散值S(n)当作是K路OFDM并行信号的子信道中信号码元取值Bk，而IDFT式的左端就相当上式左端的OFDM信号s(t)。这就是说，可以用计算IDFT的方法来获得OFDM信号。下面就来讨论如何具体解决这个计算问题。 * 8.3.3 OFDM的实现 * 8.3.3 OFDM的实现 设第i组中包含的比特数为bi，则有 将每组中的bi个比特看作是一个Mi进制码元Bi，其中bi ＝ log2 Mi，并且经过串/并变换将F个串行码元bi变为N个（路）并行码元Bi。各路并行码元Bi持续时间相同，均为一帧时间Tf = F?Ts，但是各路码元Bi包含的比特数不同。这样得到的N路并行码元Bi用来对于N个子载波进行不同的MQAM调制。 这时的各个码元Bi可能属于不同的Mi进制，所以它们各自进行不同的MQAM调制。 * 8.3.3 OFDM的实现 MQAM调制中一个码元可以用平面上的一个点表示。而平面上的一个点可以用一个矢量或复数表示。下面用复数Bi表示此点。将Mi进制的码元Bi变成一一对应的复数Bi的过程称为映射过程。例如，若有一个码元Bi是16进制的，它由二进制的输入码元“1100”构成，则它应进行16QAM调制。 设其星座图如下图所示，则此16进制码元调制后的相位应该为45?，振幅为A/21/2。此映射过程就应当将输入码元“1100”映射为 * 8.3.3 OFDM的实现 * 1011 1001 1110 1111 1010 1000 1100 1101 0001 0000 0100 0110 0011 0010 0101 0111 A 8.3.3 OFDM的实现 为了用IDFT实现OFDM，首先令OFDM的最低子载波频率等于0，以满足下式 右端第一项（即n = 0时）的指数因子等于1。为了得到所需的已调信号最终频率位置，可以用上变频的方法将所得OFDM信号的频谱向上搬移到指定的高频上。 * 8.3.3 OFDM的实现 其次，我们令K = 2N，使IDFT的项数等于子信道数目N的两倍，并用对称性条件： 由N个并行复数码元序列{Bi}，(其中i = 0, 1, 2, …, N – 1)，生成K＝2N个等效的复数码元序列{Bn?}，