正交频分复用技术精要.pptVIP

第2种方法是：各子载波间的间隔选取，使得已调信号的频谱部分重叠， 使复合谱是平坦的， 如图2-67（b）所示。 重叠的谱的交点处信号功率比峰值功率低3 dB。 子载波之间的正交性通过交错同相或正交子带的数据得到(即将数据偏移半个码元周期)。 第3种方案是：各子载波是互相正交的， 且各子载波的频谱有1/2的重叠。 如图2-67（c）所示。 该调制方式被称为正交频分复用(OFDM)。 此时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。 图2-67 子载波频率设置 (a) 传统的频分复用； (b) 3 dB频分复用； (c）OFDM 其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ICI）。 每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。 3.6.1 OFDM的原理 OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。 当传输信道中出现多径传播时，接收子载波间的正交性就会被破坏，使得每个子载波上的前后传输符号间以及各个子载波间发生相互干扰。为解决这个问题，在每个OFDM传输信号前面插入一个保护间隔，它是由OFDM信号进行周期扩展得到的。只要多径时延不超过保护间隔，子载波间的正交性就不会被破坏。 由上面的原理分析可知，若要实现OFDM，需要利用一组正交的信号作为子载波。我们再以码元周期为T不归零方波作为基带码型，经调制器调制后送入信道传输。 OFDM调制器要发送的串行二进制数据经过数据编码器形成了M个复数序列，此复数序列经过串并变换器变换后得到码元周期为T的M路并行码，码型选用不归零方波。用这M路并行码调制M个子载波来实现频分复用。 在接收端也是由这样一组正交信号在一个码元周期内分别与发送信号进行相关运算实现解调，恢复出原始信号。 OFDM解调器如图3-30所示。 为了降低OFDM系统的复杂度和成本，我们考虑用离散傅立叶变换（DFT）和反变换（IDFT）来实现上述功能。如果在发送端对D（m）做IDFT，把结果经信道发送到接收端，然后对接收到的信号再做DFT，取其实部，则可以不失真地恢复出原始信号D（m）。这样可以利用离散傅立叶变换来实现OFDM信号的调制和解调。 实现框图如图3-31和图3-32所示。用DFT和IDFT实现的OFDM系统，大大降低了系统的复杂度，减小了系统成本，为OFDM的广泛应用奠定了基础。 OFDM子载波可以按两种方式排列：集中式（Locolized）和分布式（Distributed）。 集中式即将若干连续子载波分配给一个用户，这种方式下系统可以通过频域调度（Scheduling）选择较优的子载波组（用户）进行传输，从而获得多用户分集增益。 另外，集中方式也可以降低信道估计的难度。但这种方式获得的频率分集增益较小，用户平均性能略差。 在未来的宽带无线通信中，存在两个最严峻的挑战：多径衰落信道和带宽效率。因此，802.11n计划采用MIMO与OFDM相结合，使传输速率成倍提高。这是因为，OFDM通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响；而MIMO技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，这样就有效地提高了系统的传输速率，即在不增加系统带宽的情况下增加频谱效率。因此，OFDM和MIMO相结合，就能达到两种效果：一种是实现很高的传输速率，另一种是通过分集实现很强的可靠性。 学习目标 理解正交频分复用技术（OFDM）的基本原理 了解其与MIMO（多输入多输出系统）相结合的应用 多 载 波 调 制 多载波传输系统 　　多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若干个低速的子数据流（这样每个子数据流将具有低得多的比特速率），然后，每个子数据流经过调制（符号匹配）和滤波（波形形成g(t)），去调制相应的子载波，从而构成多个并行的已调信号，经过合成后进行传输。其基本结构如图2－66所示。 图2-66 多载波系统的基本结构 　　在单载波系统中，一次衰落或者干扰就可以导致整个传输链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道会受到深衰落或干扰的影