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第十一章 ofdm多载波调制技术.ppt

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文档介绍:第十一章 OFDM多载波调制技术

第一页,共35页。

多径传播与频率选择性
信号从发送端到接收端的传播方式:多径
多径信道的参数
时延扩展、相干带宽
发送信号的参数
符号间隔、信号带宽
信道分为两种:平衰落或频率选择性衰落
满第十一章 OFDM多载波调制技术

第一页,共35页。
多径传播与频率选择性
信号从发送端到接收端的传播方式:多径
多径信道的参数
时延扩展、相干带宽
发送信号的参数
符号间隔、信号带宽
信道分为两种:平衰落或频率选择性衰落
满足以下条件是平衰落
信道的时延扩展远小于发送信号的符号间隔
发送信号的带宽远小于信道的相干带宽
其余是频率选择性衰落

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第二页,共35页。
频率选择性
信道的频率选择性会引起符号间干扰(Inter Symbol Interference)
解决方案
均衡技术(5.7节)
接收端加一个均衡器以消除或减少ISI
扩频技术(10.8节)
扩频能抗干扰,包括能抗多径引起的符号间干扰
进一步还能利用多径实现分集(Rake)
多载波通信(11章)

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第三页,共35页。
单载波通信系统的基带模型

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第四页,共35页。
单载波系统的时域均衡
带宽为 B
符号持续时间 T = 1/B
当max « T不满足
产生符号间干扰 (ISI)
均衡用于消除 ISI
时域均衡阶数n=B* max
B增大,n增大,
时域均衡复杂度大幅增大
新的思路:多载波传输!

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第五页,共35页。
多载波并行传输
数据速率越高,则符号间隔越小,信号带宽越大,信道的频率选择性也越强
多载波并行传输是将高速数据分解成N路低速数据,分别用N个不同的载频进行调制后同时发送。
只要N足够大,每个子路的符号间隔将足够大,其已调信号的带宽将足够窄,使得信道对于该子路的已调信号来说近似是平的,ISI近似可以忽略。

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第六页,共35页。

信道时延扩展为30ms
BPSK,数据速率是1Mb/s,基带采用矩形脉冲成形,BPSK主瓣带宽2MHz
符号间隔1ms,符号间干扰严重
分成1000路
每路的符号间隔是1ms,主瓣带宽是2kHz
每个子BPSK经历的信道近似是平衰落
1000路总的带宽是2MHz,总数据速率是1Mb/s

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第七页,共35页。
OFDM 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,但是持续时间变长
每个子载波的带宽
f = B / N
符号持续时间
T = N / B
T = 1 / f

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第八页,共35页。
OFDM 通信系统的基带模型
对于均匀子载波间隔

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第九页,共35页。
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

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第十页,共35页。
OFDM 信号:以调制 BPSK 信号1,1,-1,-1,1为例

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第十一页,共35页。
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/Δf
OFDM 信号为调制了信息的 N 个子载波的叠加,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——PAPR

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第十二页,共35页。
发送信号时域表达式
设一个OFDM符号期间[0,Ts]内各子载波发送的数据是A0,A1,…,AN-1,均取值于±1

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第十三页,共35页。
单个OFDM符号的频谱表达式
设一个OFDM符号间隔[0,Ts]内各子载波发送的数据是A0,A1,…,AN-1,均取之于±1

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第十四页,共35页。
N=8
Df

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第十五页,共35页。
功率谱密度
假设数据是独立等概的二进制序列,则BPSK-OFDM的功率谱密度是各个子载波上BPSK的功率谱密度之和:

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第十六页,共35页。
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
频谱效率

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第十七页,共35页。
与 FDM 比较
FDM:frequency division multiplexing
FDM 系统需要将各个子载波间隔开
OFDM:orthogonal frequency division multiplexing
OFDM 系统的各个子载波是相互交叉存在的

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第十八页,共35页。

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第十九页,共35页。
BPSK-OFDM的解调框图
N个并行的BPSK解调器

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第二十页,共35页。
例:子载波数的设计
给定条件
信道

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