第3章第3讲 调制解调.pptVIP

OFDM符号的传输对于正交性要求很高，如子载波的正交性被破坏，则会影响接收侧的解调，此即信道间干扰（ICI，Inter-Channel Interference，也称 载波间干扰，频率干扰 ） 1、OFDM 通过把高速率数据流进行串并转换，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，从而有效地减少由于无线信道的时间弥散所带来的符号间干扰ISI，进而减小了接收机内均衡器的复杂度，有时甚至可以不采用均衡器，而仅仅通过插入循环前缀的方法消除ISI的不利影响。 2、OFDM通过 保护间隔 解决多径干扰。 OFDM系统在发射端加入保护间隔（guard interval，GI），主要是为了消除多径所造成的ISI与ICI。其方法是在OFDM符号保护间隔内填入循环前缀(cyclic prefix，CP)，以保证在FFT周期内OFDM符号的时延范围内包含的波形周期个数也是整数。这样，时延小于保护间隔的信号就不会在解调过程中产生ISI。 OFDM有两种办法消除多径干扰： OFDM通过把输入的高速率数据流串并变换到N个并行的子信道中，降低了信号速率，增大符号周期，使得每个用于调制子载波的数据符号周期可以扩大为原始数据符号周期的N倍，因此时延扩展与符号周期的比值也同样降低N倍。使得时间选择性衰落较小。但多径仍会造成符号间干扰ISI 保护间隔 减少 ISI 为了最大限度地消除符号间干扰，可以在每个OFDM符号(不是指 子载波 的符号，而是各子载波叠加后的OFDM符号，即此处是指时域的波形 )之间插入保护间隔，而且该保护间隔的时间长度Tg一般要大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。 保护间隔 减少 ISI 因多径延时的存在，空闲的保护间隔进入到FFT的积分时间内，导致积分时间内不能包含整数个波形，破坏了子载波间的正交性，带来载波间干扰ICI。实际效果就是子载波发生了频率偏移。 循环前缀 减少 ICI 为了避免空闲保护间隔由于多径传播造成子载波间的正交性破坏，OFDM符号需要在其保护间隔内填入循环前缀信号（即：将每个OFDM符号的后时间中的样点复制到OFDM符号的前面 ），见下图。这样就可以保证在FFT周期内，OFDM符号的延时范围内包含的波形的周期个数也是整数。这样，时延小于保护间隔Tg的时延信号就不会再解调过程中产生ICI。 循环前缀 减少 ICI OFDM应用示例：IEEE 802.11a无线局域网标准 IEEE 802.11a无线局域网标准就是基于OFDM技术的一个应用：它占用了5GHz开放频段中的300MHz带宽。 IEEE 802.11g标准在链路层设计上基本等 同于IEEE 802.11a标准，只是工作在较拥挤也 较窄的2.4GHz工业、科学和医用（Industrial，Scientific and Medical，ISM）开放频段上。 本节研究OFDM的设计及相关的设计原则。 OFDM的基本参数有：带宽（Bandwidth）、 比特率（Bit Rate）及保护间隔（Guard Interval）。 这些参数的选择需要在多项要求中进行折中考 虑。 按照惯例，保护间隔的时间长度应该为应用移 动环境信道的时延扩展均方根值的2～4倍。 由此可见，这种多载波调制并没有改变原系统的数据速率或信号带宽，但因为 ，所以它几乎没有ISI。 图3-50所示是这种多载波调制的接收机。 每个子比特流先经过一个窄带滤波器以滤除其他子比特流，再经解调、串并变换后合为原始数据流。 图3-50 多载波接收机 子信道无重叠的多载波调制技术即是传统的频分复用调制，这种方法的优点是实现简单直接；缺点是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且在频分路数N较大时多个滤波器的实现有困难。 3.5.2 子信道可重叠的多载波调制 通过重叠子信道可以提高多载波调制的频带利用率。 为使接收端译码器可将其分离，各子信道仍必须是正交的。 有两种方法可以获得重叠子信道。 第1种方法是：各子载波间的间隔选取使得已调信号的频谱部分重叠，同时使复合谱是平坦的，如图3-51（a）所示。 重叠的谱的交点在信号功率比峰值功率低3 dB处。 子载波之间的正交性通过交错同相或正交子带的数据得到（即将数据偏移半个码元周期）。 第2种方案是：各子载波是互相正交的，且 各子载波的频谱有1/2的重叠，如图3-51（b）所 示。 该调制方式被称为正交频分复用（OFDM）。 此时的系统带宽比FDMA系统的带宽节省一 半