LTE之OFDM原理介绍.ppt

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1、LTE之OFDM原理介绍无线通信系统演进路线LTE长期演进是GSM阵营的现时最先进网络。LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准。LTE改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。演进路线：GSMGPRSEDGEWCDMAHSD/UPAHSD/UPA+LTE长期演进传输速率：GSM：9KGPRS:42KEDGE:172KWCDMA364kHSD/UPA:14.4MHSD/UPA+:42MLTE:300MOFDM正交

2、频分复用(OFDM)OrthogonalfrequencydivisionmultiplexingOFDM技术是高速率无线通信系统中有广阔应用前景的多载波数据通信技术，它是将高速的数据流分成并行低速数据流，用这样的低比特率形成的低速率多状态符号去调制相互正交的子载波，从而形成多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM的历史与现状OFDM技术的应用可以追溯到上世纪60年代，它主要用于军用高频通信系统中，例如KINEPLEX，ANDEFT和KATHRYN。但是在早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号

3、发生器产生的，并且在相关接收时各副载波需要准确地同步，因此当子信道数很大时，系统就显得非常复杂和昂贵。一个简单有效的实现OFDM技术的方法是在1971年由Weinstein和Ebert提出[2]，他们使用离散傅立叶变换(DFT)来实现OFDM基带系统中的调制和解调功能，从而省去了正弦信号发生器。为了抵抗符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)，他们在符号间加入了保护间隔。但是他们的系统在色散信道上没有获得较好的正交性。另一个重要的贡献是在1980年Peled和Ruiz使用循环前缀或循环后缀来解决子载波间的正交性，而不是使用

4、空的保护间隔，他们把OFDM符号的循环扩展添加到保护间隔中，只要保护间隔大于信道的最大脉冲响应，即使在色散信道上也能获得较好的正交性。到80年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。进入90年代以来，OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输，OFDM作为一种宽带无线传输技术的优势很突出，而且可以利用有效的新技术去修正和弥补OFDM的固有缺点，因而被广泛的应用于民用通信系统中，如HDSL、ADSL、VDSL、DVB、DAB、HDTV等系统。近年来，由于数字信号处理(DSP)技术的飞速发展，OFDM技术作

5、为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，更加引起了广泛的关注。OFDM优缺点优点高频谱效率，子信道动态分配抵抗多径信道能力强支持宽带非对称传输正交调制解调使用IFFT和FFT，运算量小，实现简单可与多种接入方式结合使用缺点对频差敏感（多普勒频移，本振频差影响信号正交性）1%的频偏就会使信噪比下降30DB较高的峰均比，对PA的线性度要求比较高单载波系统带宽为B符号持续时间T=1/B当max>T产生符号间干扰(ISI)均衡用于消除ISIOFDM系统(N个子载波)将可用带宽分为N个子带宽每个符号占用很窄的带宽，但是持续时

6、间变长每个子载波的带宽f=B/N符号持续时间T=N/BT=1/f单载波通信系统的基带模型QAM:QuadratureAmplitudeModulation正交幅度调制OFDM通信系统的基带模型对于均匀子载波间隔正交基函数作为第k个子载波的正交基函数为基函数满足正交条件OFDM信号：以调制BPSK信号1，1，-1，-1，1为例分析OFDM信号等效于在带宽B的频带内传输了N个正交子载波子载波的相位、幅度由待传信号决定子载波的频率共有N个，分别为：每个子载波占有带宽Δf，持续时间为1/ΔfOFDM信号为调制了信息的N个子载波的

7、叠加，利用正交性原理可以在接收端解调出信号OFDM的时域信号波形不规则——PAPROFDM信号的时频特性OFDM信号的时频特性时频特性傅立叶变换特性与FDM比较FDM：frequencydivisionmultiplexingFDM系统需要将各个子载波间隔开OFDM：orthogonalfrequencydivisionmultiplexingOFDM系统的各个子载波是相互交叉存在的OFDM的频谱利用率高当子载波数较大时，OFDM信道的频谱接近矩形有效利用了频谱，可达到2bits/Hz频谱效率香农公式-信道容量：需要考虑的几

8、个问题相邻子载波间的频差有多少？(多普勒)给定频带内能放置几个子载波？(效率)OFDM时域符号长度为多少？(有效长度)OFDM信号如何与现有调制方式相结合？数学描述发送/接收信号的数学描述假设信息序列是X(p),p=0,1,…,N-1则传输的信号s(t)可表示为其中T=1/Δf，为OFDM