OFDM基本原理

OFDM基本原理 　　代社会通信的依和要求越来越高,现现现现现现现现现现现现现现现现现 于是和效率更高的现现现现现现现现现现通信系现成了通信工程界不断追求的目。现通信系现的效率,到底是利用率和功率利用现现现现现现现现现现现现现现率。特是在无通信的情况下,两个指现现现现现现现现现现现现现现现现现 的利用率更高,尤其是利用率。于是,各各现现现现现现现现现现现现现具有高效率的通信技不断被出来,现现现现现现现现现现现现现现现现现现现OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交分用现现现现)现现现现现现是一特殊的多波制技,它利用波的正交性一现现现现现现现现现现现现现现现现现现提高步 现现现现现现现现现现现现利用率,而且可以抗窄干和抗多衰落。OFDM现现通多个正交的子波将串行数据并行,可以增现现现现现现现现现现现现现现现 大元的度,减少个元占用的,抵现现现现现现现现现现现现现现现现现现现 抗多径引起的率性衰落,可以有效克服现现现现现现现现现现现现现现现现串,降低系均衡技的要求,是支持现现现现现现现现现现现现现现现现现现 未来移通信,特是移多媒体通信的主要技之一。现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现　　1 OFDM基本原理 　　一个完整的OFDM现现现现现系原理如1所示。OFDM的基本思想是将串行数据,并行地制在多个正交的子波上,可以降现现现现现现现现现现现现现现现现现现低个子波的元速率,增大元的符号周期每现现现现现现现现现现现现现现现现现,提高系的抗衰落和干能力,同由于现现现现现现现现现现现现现现个子波每 的正交性,大大提高了的利用率,所以非常适现现现现现现现现现现现现合移合中的高速。现现现现现现现现现现 　　在送端,入的高比特流通制映射现现现现现现现现现现现现现现现现现现 生制信号,串并成现现现现现现现现现现现现现N条并行的低速子数据流,每N个并行数据构成一个OFDM现现现现现现现现现现现现现现符号。插入信号后快速傅里叶反(IFFT)现每个OFDM符号的N现现现现现现现现现现现现现个数据行制,成域信号:　　式中:m现现域上的离散点,n现现域上的离散点,N现现波数目。现现现现现了在接收端有效抑制干(InterSymbol Interference,ISI),通常 要在一域每现现OFDM现现现符号前加上保隔(Guard Interval,GI)。加保隔后的信号可 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示式现现现现现现现现现现现现(2)现现现现现现现,最后信号并,串及D,A现现现现,由送天现现送出去。 　　接收端将接收的信号行理,完成定同现现现现现现现现现现现现现现现现现和波同。步步A,D现现现现现现现现现现现现现,串并后的信号可表示: 　　yGI(n)=xGI(n)*h(n)+z(n)+w(n)(3)　　然后,在除去CP现现后行FFT现现现现现现现现现现解,同行信道估(依据插入的信号现现现现)现现现,接着将信道估和FFT现现现现现现解一同送入现现器现行相干,出现现现现现现现现现现现现现现现现现现个子波上的信息符号,最每 后通反映射及信道恢出原始比特流。除去循前现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现(CP)现FFT现现现现后的信号可表示: 　　式中:H(m)现信道h(n)现现现的傅里叶,Z(m)现现现现现现符号干和波干现现现z(n)现现现的傅里叶,W(m)是加性高斯白噪声w(n)现的傅里叶现。 　　2 OFDM现现现现现系模型 　　利用离散反傅里叶现现(IDFT)现现或快速反傅里叶(IFFT)现现的OFDM系现现,如2所示。 　　从OFDM现现现现现现现现现现现现现现现现系的模型可以看出,入已 现现现现现现现现现现现现现现现制的信号串,并后,行IDFT或IFFT现现和并,串,然后插入保隔,再数,模后形成现现现现现现现现现现现现现现现OFDM现制后的信号s(t)现现现现现现现现现现现现现现现。信号信道后,接收到的信号r(t)现现现现现现模,数,去掉保隔,以恢子波之的正交性,再串,并和现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现 DFT或FFT现现后,恢出OFDM现现现现现现现现现现的制信号,再并,串后原出入符号。现现现现现现现现现现现 　　2.1现现现现现现现现保隔和循前 　　2.1.1现现现保隔(GI) 　　无多径信道会使通它的信号出多现现现现现现现现现现现现现现现现 径延,多径延如果展到下一个符号现现现现现现现现现现现现现现现现现现现 就会造成符号串,重影响数字信号的量。采用现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现OFDM技现的最主要原因之一是它可以有效地抗多径延展。现现现现现现现现现通把入的数据流串,并分配到现现现现现现现现现现现现现现现现现现N个并行的子信道上,使得个用于去制子波的数据符号周期可以每现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现大原始数据符号周期的N现现现现现现现现倍,因此延展与符号周期的比也同可降低现现现现现现现现1,N。在OFDM现现现现现现现现系中,了最大限度地消除符号干,可以在现现现现现现现现个每OFDM现现现现现现现现符号之插入保隔,而且保隔的度现现现现现现现现Tg现现现现现现现现现现现一般要大于无信道的最大延展,现现现现现现现现现现现现现一个符号的多径分量就不会下一个符号造成干。 　　当多径延小于保隔,可以保在现现现现现现现现现现现现现现现FFT现现现现的运算度内,不会生信号相位的跳。因此,现现现现现现现现现现现现现OFDM接收机所看到的现现是存在某些相位偏移的、多个正弦波形的叠加现现现现现现现现现现现信号,而且叠加也不会破坏子波之的正现现现现现现现现现现现现现现现现 交性。然而,如果多径延超了保隔,在现现现现现现现现现现现现FFT现现现运算度内可能会出信号相位的跳,因此在第一现现现现现现现现现现现现现现 路径信号与第二路径信号的叠加信号内就不再只包括正弦现现现现现现波形信号,从而致子波之的正交性有可能现现现现现现现现现现现现现现遭到破坏,就会生信道干现现现现现现现(ICI)现现现现现现现现现,使得各波之生干。　　2.1.2现现现循前(CP) 　　了消除由于多径播造成的信道干现现现现现现现现现现现现现现现现现现ICI现现现现,一有效方法是将原来度现现现T的OFDM现现现现现现现现现现符号行周期展,用展信号来填充保隔。将保隔内现现现现现现现现现现(现现现现持用Tg表示)的信号称现现现现循前(CyclicPrefix,CP)现现现现现现现。在系中,当OFDM符号送入信道之前,首先要加入循前,然后入信道行送。现现现现现现现现现现现现现现在接收端,首先将接收符号始的度现现现现现现Tg现现现现现的部分弃,然后将剩余的度现现现T现现现现现现现现现现现现现现现的部分行傅里叶,再行解。在OFDM符号内加入循前可以保在一个现现现现现现现现现现FFT周期内,OFDM现符号的延副本内所包含的波形周期个数也是整数,,延小于现现现现现现现保隔现现现Tg现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现的延信号就不会在解程中生信道干ICI。　　2.2 OFDM现现基本参数的 　　各现OFDM现现现现现现现现现现现现现参数的就是需要在多要求冲突中行现现现现现现现现现现现折衷考。通常来(如前所述)现现,首先要确定三个参数:、比特率以及保隔。现现现现现现现现现现现现现现现现现现按照例,保隔的度 现现现现现现现现现现现现现现现现现用移境信道下延均方根的2,4倍。 　　一旦确定了保隔,现现现现现OFDM现现现现现现符号周期度就可以确定。了最大限度地减少由于插入保隔现现现现现现现现现现现现现现现现现 所来的信噪比现现现现现现现现现现现失,希望OFDM现现现现现现现符号周期度要大于 保隔度。现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现但是符号周期度又不可能任意大,否OFDM现系中包括更多的子波数,从而致子波隔相现现现现现现现现现现现现现现现减少,系的度增加,而且加大了系现现现现现现现现现现现现现现现现现现的峰平现现现现现现现现现现现现现现现现现现均功率比,同使系率偏差更加敏感。因此在用中,现现现现现现一般符号周期是保隔度的现现现现现现现现现现现现现现5 ,由于插入保比特所造成的信噪比现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现耗只有1 dB左右。　　在确定了符号周期和保隔之后,子波的数现现现现现现现现现现现量可以直接利用-3 dB现现现现现现除以子波隔(现现现现现即去掉保隔后的符号周期的倒数)得到或者可以利用所要求的比特速率除以个子信每道的比特速率来确定子波的数量。现现现现现现现现现个信道中所的每比特速率可以由制型、速率和符号速率来现现现现现现现现现现现现现现现现现现确定。　　(1)现现现有用符号持 　　有用符号持现现现T现现现现现现现现现现现现现现子波之隔和的等待周期都有影响,了保持数据的现现现现现现现现现现现现现现现现现吐量,子波数目和FFT现现的度要有相大的数量,就致了有用符号持现现现现现现现现现现现现现现现现现现 现现现现现现现现现现现现现现现现现现的增大。在用中,波的偏移和相位的 现现现现现现现现现现现现现现现现定性会影响两个波之隔的大小,如果移 着的接收机,波隔现现现现现现现现现现现现现现现现现必足大,才能忽略多普勒现现现现现现现现现现现现现现现现现现现移。之,有用符号的持,必现现现现现现现现现现现以保信道的定前提。 　　(2)现现现子波数 　　子波数目越多,有用信号越现现现现现现现现现现现现现现现现平坦,外衰减也快,越接近矩形,越符合通信要求,但子波数目现现现现不能多,越接现现现现现现现现现现现现现现现现近矩形的果接收端的现波器要求越高(只有理想现波器才能,现现现现现现现现现现现现否就造成交干)现现现现现现。因此在子波数目的现现现现现现现现现现现现现现现现现现上要合考信息的有效性和可行性。 　　子波数可以由信道、数据现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现吐量和有用符号持T所决定:　　N=1/T 　　子波数现现现可以被现现现现现现现现现现现现现现现置有用符号持的倒数,其数与现现FFT现现现现现现现现现现理的数据点相。 　　(3)现制模式 　　可以通现现现现现现改射的射现信号幅度、相位和率来制信现现现现现现号。于现现OFDM现现现现现现现现现现现现现现系来,只能采用前两制方 法,而不能采用率制的方法,是因子波现现现现现现现现现现现现现现现是率正交,而且现现现现现现现现现现现现现现现现现现携独立的信息,制子现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现波率会破坏些子波的正交特性,是率制不能在 OFDM现现现现现现现现系中采用的原因。 　　短波通信中可以采用MPSK,MQAM现现现现现现的制方式。正交幅度制要现现现现现现现现现现现现现现现现改波的幅度和相位,他是ASK和PAK现现的合。矩形QAM现现现现现现现现现现信号星座具有容易生的独特点。此外,它也相现现现现现现现现现现现容易解。矩形QAM包括4QAM,16QAM以及64QAM现现现现现现现现现现等,因此个每星座点分所的比特数量2,4,6。采用 现现现现现现制方法的步必2,而利用MPSK现现现现现现现现现现制可任意比特数量如1,2,3现现现,分2PSK,4PSK以及8PSK,并且MPSK现制的另一个好现现现现现现现现现现现现现现现现现就是制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是等能量制,不会由于星座点的能量不等而现OFDM现现现系来PAPR现现现现大的。　　3现现现现现系仿真果 　　根据OFDM的基本原理,利用Matlab现现现现现现现现写的系仿真程序,仿真参数现现现现现现现现现现现现信噪比条置每:件下1 000个OFDM符号,共有64个子波,FFT,IFKT现点数64现现现现现现,循前度3μs现现现现现现现现,基制模MPSK或者MQAM现现现方式,多普勒移200 Hz现现现现现,通小尺度衰落信道模型行现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现仿真。在上述前提条件下,仿真果如下:　　3.1 BPSK和QPSK现现现现现仿真果与分析 　　由现3现,4现现现现现现现现现现现现现现率曲可以看出,在只有高斯白噪声的情况下,BPSK和QPSK现现现现现现现现两制方式下,随着信噪比的不断增大,率在不断地减小,而且现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现入信号的信噪比越大,影响越明。究其原因,主要是随着信噪比的增加,噪声功率有所下降,因而率也现现现现现现随之下降。 　　由现3现,4现现现现现现现现现现现现现现现中可以看到,由于多径引起 率性衰落的存在,在现现现现现现现现现现BPSK和QPSK现现现现现现现现中率生了比现现现现现现现现现现现现现现现现现大的影响,重地影响了系的性能。尤其是在QPSK中,影响 更现现现现现现现现现现现现现现现现突出,更明一些。由此可,BPSK在性能方面稍好于QPSK。 　　3.2 16QAM和64QAM现现现现现仿真果与分析 　　由现5现,6现现现现现现现现现现现现现现率曲可以看出,相同点是在只有高斯白噪声的情况下,16QAM和64QAM现现现现现两制方式随着信噪比的不断增大,率在不断减小,不同现现现现现现现现现现现的是在同一信噪比下,16QAM现现现现现现的率明比64QAM现现现的率低。 　　由现5现,6现现现现现现现现现现现可以看出,加上率性衰落后,在16QAM和64QAM现现现现现现现现现现现现现现现现现现中率性衰落率的影响也是比 大的,而且入信噪比越大,率的影响也就越大。现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现　　由此可,现现16QAM在性能方面稍好于64QAM。　　所以,合以上果,可以现现现现现现现现现现现现现现现现清晰地比出两制方式,现现现现现现现即MPSK和MQAM现现现现的缺点。 　　由仿真所得的率现现现现现现现现现现现现现现曲可以看出,在相同信噪比条件下,采用BPSK和QPSK现制方式比采用16QAM和32QAM现现现现现现现现现现制方式的率要小,但是当M现现现现现现现现比大,性能不如QAM现现现现现现现现制方法的好。个子信道可采用不同的制方式,每 现现现现现现现现现现现现现现现现现现现要兼数据速率、效率以及的可靠性,以利用率和率之的最现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现佳平衡原,采用自适技,特性现现现现现现现现现现现现现现现现好的子信道可采用效率高的制方式,而衰落大的子信道现现现现现现现现现现现现现现现现现现 用效率低的制方式,现现现现现现现现现现现现现现现现现现现足一定率的最佳现现现现现现现现现现现现现现现现制方式可以得最佳的效率。 　　4现现 　　正交分用现现现现(OFDM)现现现现现现现现以其独特的点,在无接入和移高速中的用前现现现现现现现现现现现现现现现现现现景非常广泛,是第四代移通信的现现现现现现现现现现现现核心技。在行OFDM现现现现现现现现系之前,系的仿真是必要的,可以现现现现现现现现现现现现化整个系的参数和指,现现现现现现现现现现现短周期。本文了OFDM现现现现现现现现系在不同制方式下的性能,通用现现现Matlab现件,建立OFDM现现现现现系模型,运用了四现现现现现现现现现现现现现现现现现现现不同的制方式,系行性能分析,比其现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现缺点,用可以根据需要找到最适合条件的、最现现现现现现现现现现现现现现现现现化的系。但是在具体的程中,现现现现现现现现现现现现现现现现现现现现有多更的,尤其是同,需要一步 步步解决参数的一现现现现现现现现现现现现现现现化及如何与高效信道技 相合的,从而使现现现现现现现现现OFDM现现现现现现现现现现现更加适未来通信展的需要。