任务2 OFDM关键技术_图文

LTE移动通信技术

2017年9月

课程目录
? 模块1 LTE概述 ? 模块2 OFDM基本原理 ? 模块3 LTE协议原理 ? 模块4 MIMO基本原理 ? 模块5 LTE基站设备 ? 模块6 LTE基站开通与维护

目录
任务1

OFDM系统概述

任务2

OFDM关键技术

任务3

OFDM的应用

1. 识记:保护间隔、循环前缀、同步 技术、降峰均比技术; 2. 领会:信道估计。

4

一、循环前缀
路径1

路径2

路径1的第二个符号和路径2的第一个符 号形成干扰

多径效应将引起符号间干扰

保护间隔
路径 1

路径2 保护间隔GI (Guarding Interval) ? 加入保护间隔避免符号间干扰 当保护间隔的长度超过信道最大延迟,一个符号的多径分量不会干扰下 一个符号
保护间 隔

?

子载波干扰
子载波 2对子载波1带来的 ICI干扰 子载波 1

带有时延的子载波 2

保护间隔

OFDM信号的积分区间

?

引入保护间隔后,积分区间内不再具有整数个子载波,子载波间的正交 性被破坏,两个子载波之间会产生载波间的干扰

循环前缀
幅 度 循环前缀

FFT 积分时长 时间 OFDM 符号长度 循环前缀CP (Cyclic Prefix) ? 循环前缀是前一个符号后一段样点值的重复,加入循环前缀的目的是 不破坏子载波间的正交性; 只要每个路径的时延小于保护间隔,FFT的积分时间长度就可以包含 整数个多径子载波波形。
?

保护间隔

循环前缀(续)
? 加入循环前缀,要牺牲一部分时间资源,降低了各个子载 波的符号速率和信道容量,优点就是可以有效的抗击多径 效应。 ? 下图为采用IFFT实现OFDM调制并加入循环前缀的过程: 输入串行数据信号,经过串/并转换,输出的并行数据就 是要调制到相应子载波上的数据符号,可以看成是一组位 于频域上的数据。经过IFFT就实现了频域到时域的转换。

二、同步技术
? OFDM系统的同步要求:
– 载波同步:实现接收信号的相干解调; – 样值同步:使接收端的取样时刻与发送端完全一致; – 符号同步:区分每个OFDM符号块的边界,因为每个OFDM符号 块包含N个样值。

? 与单载波系统相比,OFDM系统对同步精度的要求更高, 同步偏差会在OFDM系统中引起ISI及ICI。

同步技术-载波同步
? OFDM系统利用导频实现载波同步,载波同 步分为两个过程:
– 跟踪模式:只需要处理很小的载波抖动; – 捕获模式:频偏较大,可能是载波间隔的若干 倍。

? OFDM系统接收机通过两个阶段的同步,可 以提供良好的捕获性能和精确的跟踪性能。
– 第一阶段:尽快地进行粗略的频率估计,解决 载波的捕获问题; – 第二阶段:能够锁定并且执行跟踪任务。

同步技术-符号同步和载波同步
? OFDM系统中,采用最大似然方法联合实现符号定时同步 和载波同步。 ? 通常多载波系统都采用插入保护间隔的方法来消除符号间 干扰,最大似然方法正是利用保护间隔所携带的信息完成 符号定时同步和载波频率同步,克服了需要插入导频符号 实现载波同步,浪费资源的缺点。

三、信道估计技术
? 加入循环前缀后的OFDM系统可等效为N个独立的并 行子信道。如果不考虑信道噪声,N个子信道上 的接收信号等于各自子信道上的发送信号与信道 的频谱特性的乘积。如果通过估计方法预先获知 信道的频谱特性,将各子信道上的接收信号与信 道的频谱特性相除,即可实现接收信号的正确解 调。 ? 常见的信道估计方法有基于导频信道和基于导频 符号(参考信号)两种,多载波系统具有时频二 维结构,因此采用导频符号的辅助信道估计更灵 活。

导频符号位置
? 导频符号辅助方法是在发送端的信号中某 些固定位置插入一些已知的符号和序列, 在接收端利用这些导频符号和导频序列按 照某些算法进行信道估计。 ? 在多载波系统中,通常在时间轴和频率轴 两个方向同时插入导频符号,在接收端提 取导频符号估计信道传输函数。只要导频 符号在时间和频率方向上的间隔相对于信 道带宽足够小,就可以采用二维内插滤波 的方法来估计信道传输函数。

导频符号位置图
l= l= l= l= 11 0 4 7

t

k=2

天线口0对应的资源网格
k=5

Normal CP下单天 线口的导频图样
11 11 l= 0 4 0 4 7 7 l=

k=8

l=

l=

l=

l=

l=

l=

k = 11

f

?
k=2

t
k=2

t

天线口0对应的资源网格
k=5 k=5

天线口1对应的资源网格

k=8

k=8

k = 11

k = 11

f

?
承载天线口0发射导频符号的资源元 可用于承载数据符号的资源元

f
承载天线口1发射导频符号的资源元

?

Normal CP下两天

线口的导频图样

空置的资源元(不可用于承载数据)

峰均比(PAR)
? 在时域上,OFDM信号是N路正交子载波信号的叠 加,当这N路信号按相同极性同时取最大值时, OFDM信号将产生最大的峰值。该峰值信号的功率 与信号的平均功率之比,称为峰值平均功率比, 简称峰均比(PAPR)。 ? 在OFDM系统中,PAPR与N有关,N越大,PAPR的 值越大,N=1024时,PAPR可达30dB。大的PAPR值, 对发送端的功率放大器的线性度要求很高,并降低 功放效率。如何降低OFDM信号的PAPR值对OFDM系 统的性能和成本都有很大影响。

降峰均比技术
降峰均比技术 ? OFDM系统中采 用信号预畸变技 术降峰均比 实现原理 ? 在信号被送到放 大器之前,首先 经过非线性处理, 对有较大峰值功 率的信号进行预 畸变,使其不会 超出放大器的动 态变化范围,从 而避免较大峰均 比的出现 实现方法 ? 限幅 ? 压缩扩张

限幅方法
? 限幅作用:信号经过 非线性部件之前进行 限幅,可以使得峰值 信号低于所期望的最 大电平值。 ? 限幅导致的问题:会 对系统造成自身干扰; 会导致带外辐射功率 值的增加。 ? 解决方法:利用其他 非矩形窗函数对 OFDM符号进行时域 加窗。

压缩扩张
? 压缩扩张变化方法:把大功率发射信号压缩, 而把小功率发射信号进行放大,从而可以使 得发射信号的平均功率相对保持不变。

感谢聆听

2017年9月

练习
? ? 1、保护间隔可以抵抗信道间干扰ICI ( ) 2、为了维持载波的正交性,OFDM技术采用了特殊的保护间隔-循环前缀设计( )

? 3、OFDM系统的同步技术有( ) A、符号同步 B、样值同步 C、时间同步

D、载波同步

? 4、信道估计的方法有( ) A、基于导频信道 B、基于信号强度 C、基于导频符号 D、基于信号质量


相关文档

任务2 OFDM关键技术 & 任务3 OFDM的应用
LTE移动通信技术任务2 OFDM关键技术
第二课 LTE关键技术OFDM
第4-2章OFDM调制关键技术
OFDM关键技术研究
关键技术(二):OFDM MIMO
第二课LTE关键技术OFDM
0第4-2章OFDM调制关键技术
任务3 OFDM的应用
第二课_LTE关键技术OFDM (1)
电脑版