《5G无线网技术》 教案6 OFDM和F-OFDM.docx

章节或项目名称

2.3OFDM和F-OFDM

本次授课类型

13理论 □实验□理实一体□实训□实习

班级

地点

周次

星期

节次

授课进度

□符合口超前口滞后

□符合口超前口滞后

□符合□超前口滞后

□符合口超前口滞后

教学目标

了解OFDM/F-OFDM的工作原理

了解OFDM系统的符号间干扰及载波间干扰产生原因

了解CP的作用

教学重点

OFDM工作过程；

CP与GP

教学难点

OFDM调制原理

教学设计

教学环节

内容要点

教学方法与手段

时间分配

新课引入

新课讲解

总结复习

OFDM技术原理

OFDM系统模型

OFDM系统PAPR

OFDM的符号间干扰

OFDM系统的载波间干扰

CP的作用

F-OFDM技术的发展

讲授法

多媒体

25

20

10

10

10

10

5

教学效果及改进思路

新课讲解

OFDM工作原理：

在［0,2叼的时长内，采用最易懂的幅度调制方式传送信号：sin(t)传送信号a,因此发送a?sin(t),sin(2t)传送信号b,因此发送b?sin(2t)。其中，sin(t)和sin(2t)的用处是用来承载信号，是收发端预先规定好的信息，在本文中一律称为子载波；调制在子载波上的幅度信号a和b,才是需要发送的信息。因此在信道中传送的信号为a-sin(t)+b?sin(2t)。在接收端，分别对接收到的信号作关于sin(t)和sin(2t)的积分检测，就可以得到a和b了。

接收信号乘sin(t),

接收信号乘sin(t),积分解码出a信号。

接收信号乘sin(2t),积分解码出b信号

将sin(t)和sin(2t)扩展到更多的子载波序列｛sin(2兀?Af?t),sin(2兀?Af?2t),sin(2兀?Af-3t),...,sin(2n?Af?kt)｝(例如k=16,256,1024等)，应该是很好理解的事情。其中，2兀是常量；Af是事先选好的载频间隔，也是常量。It,2tkt保证了正弦波序列的正交性。

将cos(t)也引入。容易证明，cos(t)与sin(t)是正交的，也与整个sin(kt)的正交族相正交。同样，cos(kt)也与整个sin(kt)的正交族相正交。因此发射序列扩展到｛sin(2兀?Af?t),sin(2兀?Af?2t),sin(2n?Af?3t),...,sin(2兀?Af?kt),cos(2兀?Af?t),cos(2兀?Af,2t),cos(2Ji,Af?3t),...,cos(2?△f?kt)｝也就顺理成章了。

经过前两步的操作，选好了2组正交序列sin(kt)和cos(kt),这只是传输的“介质”。真正要传输的信息还需要调制在这些载波上，即sin(t),sin(2t),...,sin(kt)分别幅度调制al,a2,...,ak信号,cos(t),cos(2t),...,cos(kt)分别幅度调制bl,b2,...,bk信号。这2n组互相正交的信号同时发送出去，在空间上会叠加出怎样的波形呢？做简单的加法如下：

f(t)=al?sin(2mAft)+a2-sin(27i-Af-2t)+a3-sin(27i-Af-3t)+...aksin(27i-Afkt)+

bl-cos(27i-Af-t)+b2-cos(27i-Af-2t)+b3-cos(27i-Af-3t)+…bk?cos(2mAfkt)

=Eak,sin(2兀?Af?kt)+Ebk?cos(2兀?Af?kt)

为了方便进行数学处理，上式有复数表达形式如下:

f(t)=￡Fk?e(j?2兀?Af?kt)

信息 上子戟波 空中叠加波形 解调信号

每个子载波序列都在发送自己的信号，互相交叠在空中，最终在接收端看到的信号就是f(t)o接收端收到杂糅信号f(t)后，再在每个子载波上分别作相乘后积分的操作，就可以取出每个子载波分别承载的信号了。

OFDM信号频谱

OFDM信号频谱有别于传统的多载波系统，其子载波间需要的隔离带宽大为减少，频谱利用率有极大提升。但是由于载波间隔小，对频偏极为敏感。

多径信道

OFDM信号经过多径信号后，由于多径延时，会产生符号间干扰，同时会产生载波间干扰。

F-OFDM：https://www.mathworks.com/help/comm/ug/f-ofdm-vs-ofdm-modulation.html

总结与作业: