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如连结附pic1所示_f0等于0fx导数正交频分复用,英文原称Orthogonal Frequency Division Multiplexing,缩写为转换成并行的低速子数据流,调制到正在每个子信道长进行传输。正交信号可能通过正在汲取端采用合连技艺来分裂,如许可能裁减子信道之间的彼此作梗 ICI 。每个子信道上的信号小于信道的合连带宽,于是每个子信道上的可能当作平展性没落,从而可能湮灭符号间作梗。并且因为每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小片面,信道平衡变得相对容易。
目前OFDM技艺仍旧被通俗使用于播送式的音频和视频范畴以及民用通讯体例中,合键的使用搜罗:非对称的数字用户环道(ADSL)、ETSI模范的数字音频播送(DAB)、数字视频播送(DVB)、高超显度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等。。
将传送原料对应于载波蜕化的作为,可能是载波的相位、频率、幅度、或是其组合。
正交频分众址之基础见解为将一高速原料串行朋分成数个低速原料串行,并将这数个低速串行同时调制正在数个相互彼此正交载波上传送。因为每个子载波带宽 较小,更切近于coherent bandwidth,故可能有用对立频率采取性朽败通道(freqency-selective channel),于是现今以多量采用于无线通讯。 正交频分众址属于众载波(multi-carrier)传输技艺,所谓众载波传输技艺指的是将可用的频谱朋分成众个子载波,每个子载波可能载送一低速原料序列。
采用正交频分复用可能提升电力线收集传输质地,它是一种众载波调制技艺。传输质地的不服稳意味着电力线收集不行保障如语音和视频流如许的及时使用措施的传输质地。然而,关于传输突发性的Internet数据流它却是个理念的收集。即使是正在配电网受到要紧作梗的景况下,OFDM也可供应高带宽而且保障带宽传输结果,并且妥当的纠错技艺可能确保牢靠的数据传输。OFDM的合键技艺特性如下:
(1)可有用对立信号波形间的作梗,合用于众径境况和没落信道中的高速数据传输;
(3)各子信道的正交调制妥协调可通过离散傅利叶反变换IDFT和离散傅利叶变换DFT竣工;
OFDM的观点于20世纪50—60年终提出,1970年OFDM的专利被揭晓,其基础思念通过采用准许子信道频谱重叠,但彼此间又不影响的频分复用(FDM)本事来并行传送数据。OFDM早期的使用有AN/GSC_10高频可变速度数传调制解调器等。 早期的OFDM体例中,发信机和合连汲取机所需的副载波阵列是由正弦信号发作器爆发的,体例繁复且腾贵。1972年Weinstein和Ebert提出了运用离散傅立叶变换竣工OFDM体例中的统统调制和融合效力的创议,简化了振荡器阵列以及合连汲取机当地载波之间苛苛同步的题目,为竣工OFDM的全盘字化计划做了外面上的计算。
80年代后,OFDM的调解技艺再一次成为咨询热门。比如,正在有线信道的咨询中,Hirosaki于1981年用DFT实行的OFDM调解技艺,试验获胜了16QAM众道并行传送19.2kbit/s的电话线年代,OFDM的使用又涉及到了使用转移调频和单边带(SSB)信道举办高速数据通讯,陆地转移通讯,高速数字用户环道(HDSL),非对称数字用户环道(ADSL)及高超显度数字电视(HDTV)和陆地播送等百般通讯体例。
因为技艺的可竣工性,正在二十世纪90年代,OFDM通俗用干百般数字传输和通讯中,如转移无线FM信道,高比特率数字用户线体例(HDSL),过错称数字用户线体例(ADSL),甚高比特率数字用户线体例HDSI〕,数字音频播送(DAB)体例,数字视频播送(DVB)和HDTV地面宣传体例。1999年,IEEE802.lla通过了一个SGHz的无线局域网模范,此中OFDM调制技艺被采用为物理层模范,使得传输速度可能达54MbPs。如许,可供应25MbPs的无线MbPs的以太网无线帧构造接口,并撑持语音、数据、图像生意。如许的速度完整能满意室内、室外的百般使用地方。欧洲电信构制(ETsl)的宽带射频接入网的局域网模范HiperiLAN2也把OFDM定为它的调制模范技艺。
2001年,IEEE802.16通过了无线城域网模范,该模范依照运用频段的差异,完全可分为视距和非视距两种。此中,运用2一11GHz许可和免许可频段,因为正在该频段波长较长,适合非视距宣传,此时体例会存正在较强的众径效应,而正在免许可频段还存正在作梗题目,因而体例采用了屈从众径效应、频率采取性没落或窄带作梗上有明明上风的OFDM调制,众址办法为OFDMA。然后,IEEE802.16的模范每年都正在繁荣,2006年2月,IEEE802.16e(转移宽带无线城域网接入空中接口模范)酿成了最终的出书物。当然,无线婴儿看守器采用的调制办法依然是OFDM。
2004年11月,依照繁众转移通讯运营商、制作商和咨询机构的央求,3GPP通过被称为LongTermEvolution(LTE)即“3G历久演进”的立项作事。项目以拟定3G演进型体例技艺标准举动标的。3GPP经由激烈的接头和艰难的调解,毕竟正在2005年12月选定了LTE的基础传输技艺,即下行OFDM,上行SC(单载波合FDMA。OFDM因为技艺的成熟性,被选用为下行模范很疾就告竣了共鸣。而上行技艺的采取上,因为OFDM的顶峰均比(PAPR)使得极少筑立商以为会减少终端的功放本钱和功率损耗,限度终端的运用年华,极少则以为可能通过滤波,削峰等本事限度峰均比。只是,经由接头后,末了上行仍然采用了SC一FDMA办法。具有我邦自决学问产权的3G模范逐一TD-SCDMA正在LTE演进策划中也提出了TD一CDM一OFDM的计划B3G/4G是ITU提出的标的,并期望正在2010年予以竣工。B3G/4G的标的是正在高速转移境况下撑持高达100Mb/S的下行数据传输速度,正在室内和静止境况下撑持高达IGb/S的下行数据传输速度。而OFDM技艺也将饰演苛重的脚色。
单载波(single carrier) Image:Single.jpg 运用者正在任何年华上只使用一个载波来举办传送与汲取信号,如结合附pic1所示。pic1中bi外传送之比特符号,s(t)外传送信号,f则是简单传送频率 众载波(multi-carrier) Image:Multi.jpg 同时使用众个差异频率的载波传送及汲取信号,如pic 2所示。OFDM纵然用数个(2的次方)正交的子载波传送信号。OFDM变是众载波调制的特例,其 运用数个正交载波调制信号,正在每个子载波间不必要有Guard band间隔大大的减少了带宽运用结果,且ofdm更有bit allocation的观点,即通道境况 好的子载波就加大该载波的power或提升调制等第(ex:BPSK-QAM),bit allocation使得OFDM带宽运用结果加倍。
为了避免子载波间互合系扰,众载波体例关于子载波间的正交性央求相当高。为了满意子载波间相互正交,子载波的频率间隔必要有必然央求来满意①式 正在此可能由下述的有限频带的带通讯号来举办申明疏解此一央求:
假定咱们目前要认识两子载波频率{ f1, f2}之间的间隔Δf ,咱们先策动其交互合连性(cross-correlation)
正交频分众址体例策画中最苛重的见解便是并行原料传输,并行原料传输的技艺是透过串行至并行变换器竣工。正交频分众址体例把原料载送到较小
寻常的串行传输体例中,是把信号以一口气序列的办法传送出去,当信号的传输速度很高时,信号的频谱恐怕大到占满所有可用的带宽,此时信号会由于通
过频率采取性衰减通道而酿成信号的失真。相对的,正在并行传输体例中,原料是同时并行举办传输,每一个个体并行信号占领较小的带宽,因而信号所经 过的通道频率反响(frequency response)可能视为是平展
反急速傅里叶变换和急速傅里叶变换算法为反离散傅里叶变换和离散傅里叶变换之急速硬件竣工。
正在IEEE 802.11a 里,反急速傅里叶变换和急速傅里叶变换的巨细为N = 64。
传送信号正在通过具有众重道途作梗的通道后,会酿成前一个符元的后端部份作梗到下一个符元的前端,此称之为符元间的作梗(ISI)
为了征服ISI的题目,正在OFDM symbol前端参与一爱惜区间(Guard Interval),如附录Pic 3所示。为了对立信号因通道延迟的影响
会阻挠载波的正交性酿成ICI,因而复制OFDM symbol后半段信号并摆放于爱惜区间内,称之为轮回字首(cyclic prefix);轮回字首会酿成 带宽效益低重,故务必小于OFDM symbol长度的1/4。如:一个OFDM symbol共有256个子载波,则其轮回字长度为64个比特。
因为正在信号传输时,汲取端收到的信号是传送信号和通道反响效率过的结果,所认为剖析出传送信号势须要取得通道反响,因而要作通道估测。再高速转移境况时变通道估测更是苛重,欠好的通道估测会酿成会酿成过错率上升;通道估测常睹的本事便是参与测试信号(training symbol),由测试信号取得测试信号那些点的通道反响对通道其他点作估测,进而求出所有通道反响。等化器由通道估测的结果对汲取信号作通道抵偿,低重过错率。因为OFDM将带宽切割成数个小频带,故更切近通道的coherent bandwidth,因而信号受到通道失真变小,故可能用简便的一阶等化器抵偿。
遭遇的题目 百般同步题目 Image:Sto.jpg symbol timing offset 当汲取信号进入fft时,要找到妥当起始从起始后抉择众点作离散傅里叶变换,将信号从time domain转回freq domain,若抉择太早或太晚城市爆发ISI。 上示Z外汲取信号,X外传送信号,H则是通道反响,V则是AWGN噪声,由本式可睹STO会酿成汲取信号相位转变、ISI及幅度失真 sampling clock offset 如上图所示,因为传送端及汲取端的取样速度纷歧律,会酿成取样点的差错,并且越后面的子载波SCO差错会越大正在pic 7的例子中第11个子载波仍旧 差到一个OFDM载波间隔的巨细。SCO会酿成幅度失真,相位飘移(phase shift),ICI等影响。 carrier phase offset 传送法则在传送端末了会乘上一载波f1使基频信号载至旁频,正在传送端要将旁频降回基频会再乘上一载波f2,因为f1 f2两载波相位的差异正在起落频之间 会酿成carrier phase offset。传送汲取端的相对运动的督普勒效应也会酿成相位carrier phase offset。
因为OFDM信号是由众个调制过的子载波信号的线性加成而得,于是恐怕会酿成比均匀信号准位高的倏得尖峰信号,进而爆发顶峰值对均值功率比效应,正在正交频分众址体例中,顶峰值对均值功率比会酿成的题目合键有下列两个:
1.正在数字模仿变换的进程中,要经由量化措施,正在量化进程中运用相似量化比特的量化器时,由于信号变多量话噪声也就变大,故信号失真就变要紧。假使要低重量化噪声就要减少量化比特使量化位阶便众,如斯就减少量化进程的繁复度及本钱。
2.正在射频电道功率放大器中,其线性放大信号有必然周围,当信号幅度大于某一周围就进入饱和区,正在饱和区信号会因非线性放大而失真。OFDM信号是由众个调制过的子载波信号的线性叠佳而成,当载波数变众信号功率恐怕抢先放大器线性区域酿成通道失真。