2019年OFDM通信系统课件.ppt

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1、1数字通信(第十一讲)OFDM基础20192OFDM简介OFDMOrthogonalfrequencydivisionmultiplexing正交频分复用下一代宽带通信系统中的核心技术WiMAXLTE优点高频谱效率抵抗多径信道支持宽带传输3单载波通信系统的基带模型4OFDM通信系统的基带模型对于均匀子载波间隔5OFDM信号：以调制BPSK信号1，1，-1，-1，1为例OFDM调制——时域描述x(N-1),…,x(2),x(1),x(0)S/PX(0)X(1)X(2)X(3)X(N-1)…..∑x(

2、t)timefrequencyfrequencytime...OFDM调制——时域描述例：以简单的BPSK调制的各个子载波的波形来详细的描述，考察经调制后调制器输出的实部的基带波形。-111-1S/P-1,1,1,-1OFDM原理频率选择性衰落产生码间串扰使误码增加自适应均衡措施克服码间串扰频率非选择性衰落(子载波信道)数据码元时间宽度加长减少码间串扰并行码调制到一组正交载波集OFDM调制——时域描述子载波（subcarrier）子载波必须是一组正交函数集，定义为满足OFDM调制——时域描述子载波

3、（subcarrier）在一个符号的持续时间T内每个载波要有整数个周期；相邻的载波间隔为Δf=1/T；该载波间隔是在T时间内两个载波正交的最小间隔。OFDM调制——频域描述12与OFDM系统相对应的单载波系统时频描述OFDM调制——频域描述x(N-1),…,x(2),x(1),x(0)S/PX(0)X(1)X(2)X(3)X(N-1)…..∑x(t)ff…..OFDM调制——频域描述（仿真结果）15时频特性傅立叶变换特性16需要考虑的几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

4、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？OFDM调制——频域描述OFDM系统的频谱有若干的子信道的频谱交叠而成子载波在一个符号周期内正交频谱的交叠不影响符号的恢复OFDM的频谱利用率高当子载波数较大时信道的的频谱接近矩型18OFDM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频谱效率使用FFT的OFDM系统Back使用FFT的OFDM系统N个并行的符号X(k)经过反傅立叶变换，得到一组序列x(n)，n=0，1，...

5、N-1，被叫做一个OFDM的符号以T/N为周期进行抽样，得到的离散序列为使用FFT的OFDM系统（保护间隔）保护间隔CyclicPrefix在OFDM系统中保护间使用了循环前缀(CP)相邻的两个符号被一段时间隔离防止符号间干扰（ISI）为符号时间同步提供方便*加入保护间隔的OFDM符号波形/符号样值OFDM信号频谱成型滤波(D/A)及射频调制ftS(t)fOFDM系统接收端模型OFDM系统接收端模型假设：理想信道忽略高斯噪声理想本振理想同步OFDM系统接收端模型角标k表示了第k个并行的受调数据及第

6、k个子载波，为频域的序号；角标n表示了一个OFDM符号以T/N为周期进行抽样的第n个抽样点，为时域的序号。OFDM系统接收端模型由于各个子载波的正交特性，特定点始终为0；传输信号的子载波上的响应为1。OFDM时域信号特征基于大数定理，发端信号经过IFFT变换后（OFDM时域信号）呈均值为0的高斯信号分布该时域信号信号不像单载波系统那样存在规则的眼图时域信号的峰值可能很大，信号峰均比（PeaktoAveragePowerRatio,PAPR）的值很大峰均比大的信号对发端功率放大器的要求很高28信号呈

7、高斯分布，PAPR很大发端OFDM信号pdf分布实例29发端放大器的输入输出曲线例NormalamplifierresponseInputOutputLinearrange非线性区间，输出信号产生削顶现象30削顶后的OFDM时域信号分布31其他特性滤波器对系统特性的影响32SignalConstellationwithdifferentlowpassfiltersR=0.5;%roll-factordelay=3;%numberofsidelobes33SignalConstellationwit

8、hdifferentlowpassfiltersR=0.2;%roll-factordelay=3;%numberofsidelobes34SignalConstellationwithdifferentlowpassfiltersR=0.2;%roll-factordelay=5;%numberofsidelobes35OFDM时域信号特性总结呈高斯分布发端信号可能被削顶收端A/D变换其的最大区间要选择的合适接收端需要采取同步策略，以确定OFDM时域信号的FFT起始时刻的位置36