【文章內(nèi)容簡介】 信道就是將信道分組分配給每個用戶，這樣可減輕由于各信道能量不均和頻偏所造成的用戶間干擾，但同時也容易造成信號產(chǎn)生衰落。 (2) 自適應調(diào)頻 自適應調(diào)頻是基于信道性能的調(diào)頻技術。由于在移動通信環(huán)境中，每個用戶所處的位置不盡相同，它們收到的信號強度也不同于其他用戶，所以信道衰落模式也不完全相同。根據(jù)用戶的信道特征來選擇對其而言具有最佳信噪比的信號。 循環(huán)前綴 在 OFDM系統(tǒng)中，較低的碼元率對多徑傳播產(chǎn)生 ISI有一定的 抑制作用。此外，通過在每個 OFDM符號前綴插入一個保護間隔，可以進一步提高系統(tǒng)的抗 ISI能力，同時還可以用在接收機中以對抗時間偏差。 OFDM中一般是插入循環(huán)前綴，循環(huán)前綴 (Cyclic Prefix)是 OFDM系統(tǒng)的重要角色，是在時域把 OFDM符號最后 L個樣點復制到該符號最前端作為 CP ， CP長度大于5 信道最大時延不超過保護間隔，子載波間的正交性不會被破壞 )。在接收端刪除 CP，用 FFT對各個子載波信息流解調(diào)，轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流后，再解調(diào)譯碼恢復信號。當然，這樣做付出了帶寬的代價，帶來了能量損失 (CP越長，能量損 失就越大 )。 信道編碼與交織 采用信道編碼和交織是提高數(shù)字通信系統(tǒng)性能的常用方法。對于衰落信道中的隨機的錯誤，可采用信道編碼；對于突發(fā)錯誤，可采用交織技術。通常同時采用這兩種技術，以進一步改善整個系統(tǒng)性能。在 OFDM系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)特性為在子載波間進行編碼創(chuàng)造了機會，形成 COFDM方式。編碼方式可以使分組碼、卷積碼等多種，其中卷積碼的效果要比分組碼好。 OFDM 的優(yōu)點和不足 OFDM的優(yōu)點 (1) OFDM能夠有效的對比抗頻率選擇性衰落和載波間干擾，并通過將各個子信道聯(lián)合編碼，實現(xiàn) 子信道間的頻率分集作用，從而使系統(tǒng)的整體性能得以提高。 (2) OFDM使用正交的子載波作為子信道，極大地提高了頻譜利用率，當子載波個數(shù)越多時，系統(tǒng)的頻譜利用率越高。 (3) 由于 OFDM的自適應調(diào)制可以根據(jù)信道環(huán)境的優(yōu)劣采用更合理的調(diào)制方式，并通過使用加載算法，可以將數(shù)據(jù)集中到條件好的信道上進行高速傳輸。即使對于相對慢的時變信道來說，可以根據(jù)每個子載波的 SNR相應的選取各子載波及其調(diào)制方式、每個符號的比特數(shù)以及分配給各子載波的功率，使總比特率量大，以此提高系統(tǒng)的容量。 (4) 把高速率數(shù)據(jù)流進行串 /并轉(zhuǎn)換 ，并采用插入循環(huán)前綴的方法，消除了 ISI造成不利的影響，甚至可以不用均衡器，減小了接收機內(nèi)均衡的復雜程度。 (5) 無線數(shù)據(jù)業(yè)務一般存在非對稱性，即下行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量要大于上行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量， OFDM系統(tǒng)可以機動地調(diào)整子信道數(shù)用來實現(xiàn)上、下行鏈路當中不同的傳輸速率。 (6) OFDM易于和其他多種接入方法來結(jié)合使用。 OFDM易于與空時編碼、分集、干擾抑制、智能天線等技術相結(jié)合，最大限度的提高物理層信息傳輸?shù)目煽俊? OFDM的不足 (1) 對頻偏和相位噪聲很敏感。由于發(fā)端和收端的上、下行轉(zhuǎn)換器和調(diào) 諧振蕩器會帶來的相位噪聲抖動、頻偏以及相位噪聲會使子載波間的正交特性遭到破壞，僅 1%的頻偏就能使信噪比 (SNR)下降 30Db。 6 (2) OFDM所采用的自適應調(diào)制技術以及加載算法會增加發(fā)射機和接收機的復雜度，并且當終端移動時速高于 30km時，信道變化加快，刷新頻率增加，用于調(diào)頻的比特開銷也相應增加，此時，自適應調(diào)制會變得比較不適合，同時也會降低系統(tǒng)效率。 (3) OFDM信號的 PAPR相對較大，這個比值的增大會降低射頻放大器的效率。 OFDM 的基本原理 OFDM技術實際上是 MCN(多載波調(diào)制 )的一種 。其主要的思想是：將信道分成若干正交信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個信道上進行傳輸。正交信號在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少信道之間的相互干擾 (ICI)。每個子信道上的信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此對于每個子信道上的信號衰落可以看成為平坦性衰落，從而可以先出符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬的一小部分，信道均衡變得相對來說容易，圖 OFDM系統(tǒng)的組成示意圖。 圖 OFDM的系統(tǒng)框圖 OFDM把高速數(shù)據(jù)流通過串 /并變換，使得每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持 續(xù)長度性相對的增加，可有效對抗信號波形時間的干擾 (ISI)。 OFDM系統(tǒng)可通過動態(tài)比特分配和動態(tài)子信道分配的方法，充分利用信噪比比較高的子信道，提高系統(tǒng)性能。因為窄帶干擾只能影響一小部分的子載波，因此 OFDM可在某種程度上抵抗這種窄帶干擾。 OFDM的以上優(yōu)勢減少了接收機的7 復雜度，甚至可以不用均衡器，僅采用插入循環(huán)前綴的方法消除 ISI的不利影響，大大節(jié)省了系統(tǒng)花費，減少了系統(tǒng)復雜度和功率消耗。 OFDM 信號的頻譜特性 當各子載波用 QAM或 MPSK進行調(diào)制時，如果基帶信號矩形波，則每個子信道上已調(diào)信號頻譜為 Sa(x)形狀，其主瓣寬度為 2/TSHZ，其中 TS為信號長度 (不包括 CP)。由于 TS時間共有OFDM信號的 N個抽樣，所以 OFDM信號的時域抽樣周期為 TS/N。由于相鄰載波之間的頻率間隔為 f=fs/N，其中 fs為 OFDM信號的抽樣頻率，即 fs=N/TS，所以 f=fs/N=1/TS (11) 即這些已調(diào)子載波信號頻譜 Sa(x)函數(shù)的主瓣寬度為 2/TS，間隔為 1/TS。根據(jù)函數(shù)的性質(zhì) ，知道它們在頻域上正交，這就是正交頻分復用 (OFDM)名稱由來。 我們知道，一般的頻分復用傳輸系統(tǒng)的各子信道之間要有一定的保護頻帶，以便在接收端可以用帶通率波器分離出各子信道信號。保護頻帶降低了整個系統(tǒng)的頻譜利用率。 OFDM系統(tǒng)的自信道間不但沒有保護頻帶，而且各子信道頻譜還相互重疊，如圖 。 圖 各子信道的信號頻譜 OFDM子信道間的間隔對系統(tǒng)的性能有很大的影響。子信道間隔越大，由于各種因素造成的子信道間干擾越小，但同時系統(tǒng)的頻譜效率也越低，由于子信道帶寬的加大，系統(tǒng)抗擊頻率選擇性衰落的能 力也下降；反之，為提高系統(tǒng)的頻譜效率而縮小子信道間的間隔，必然使系統(tǒng)的子載波間的干擾加大；系統(tǒng)設計人員需要在它們之間折中。信道帶寬和 FFT的點數(shù)決定了 OFDM子信道間的間隔，確定子信道間隔的一般原則是，滿足系統(tǒng)頻譜利用率和保證OFDM系統(tǒng)良好的抗擊頻率選擇性衰落的前提下，盡可能加大子載波間的間隔。 8 第二章 System view 的概述 System view 簡介 在 2020年 Elanix被美國安捷倫 (Agilent)公司收購，把軟件名字改為 System Vue，由原先的， ， ， System ，到后來的 SystemView2020，SystemVue2020， SystemVue2020功能也逐步的的完善，有開始的具有基本的仿真功能到后來的增加了 DSP庫，第二代，第三代移動通訊，藍牙庫的完善，實例仿真的范圍的拓展，眼圖相位噪聲處理的完善。隨著科技的發(fā)展，人類創(chuàng)造出來的智慧也在不斷升值。 System View是由 Elanix公司發(fā)起的， ELANIX公司創(chuàng)建于 1991年 ,主要從事高級的硬件和軟件信號處 理與通信系統(tǒng)的設計和開發(fā)。 ELANIX公司位于 CALIFORNIA州 ， 公司總裁和創(chuàng)建人 PATRICK ，是一位信號處理和通信方面的改革者。 ELANIX公司的技術力量雄厚 ,其設計工作可以依據(jù)使用的處理器及其環(huán)境的狀況 ,使用 DSP， MP39。S， ASIC， VLSI神經(jīng)網(wǎng)絡和其他當前領先的技術。包括所有的用于商業(yè)和軍用的信號處理在內(nèi)，公司在理論分析，軟件開發(fā)，仿真與測試，硬件設計和微處理器等方面有廣泛的經(jīng)驗。 System view 軟件 的特點 System view 的圖標庫 ,包括含若干圖標的基本庫 (MainLibrary)及專業(yè)庫 (Optional Library)基本庫中包含多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運算器等；專業(yè)庫有通訊(Communication)、邏輯 (Logic)、數(shù)字信號處號 (DSP)、射頻 /模擬 (RF/Analog)等；他們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設計、仿真和方案論證，尤其適合于無線電話、無繩電話、尋呼機、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通訊等通信系統(tǒng)；可進行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻 /模擬電路 (混合器、 放大器、 RLC 電路、運放電路等 )進行理論分析和失真分析。 System view 能自動進行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯誤或尚懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖標。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的。 System view 的另一重要特點是它可以從各種不同角度、以不同方式，按要求設計多種濾波器，并可自動完成濾波器各指標 —如幅頻特性 (伯特圖 )、傳遞函數(shù)、跟軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。 在系統(tǒng)設計和仿真分析方面， System view 還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查、分9 析系統(tǒng)波形。在窗 口內(nèi)，可以通過鼠標方便的控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的 “接收計算器 ”，可完成對仿真運行結(jié)果的各種運算、譜分析、濾波。 System view 軟件的功能 (1) 能在 DSP、通訊和控制系統(tǒng)應用中構(gòu)造復雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。具有大量可選擇的庫，允許用戶有選擇地增加通訊、邏輯、 DSP 和射頻 /模擬功能模塊。特別適合無線電話 (GSM， CDMA， FDMA， TDMA， DSSS)、無繩電話、尋呼機和調(diào)制解調(diào)器以及衛(wèi)星通信系統(tǒng) (GPS， DVBS， LEOS)等的 設計；能夠仿真 (C3x， C4x 等 )DSP 結(jié)構(gòu)；可進行各種系統(tǒng)時域 /頻域分析和譜分析；對射頻 /模擬電路 (混合器，放大器， RLC 電路和運放電路 )進行理論分析和失真分析。 (2) 使用熟悉的 Windows 界面和功能鍵 (單擊、雙擊鼠標的左右鍵 )， System View 可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對話框內(nèi)快速訪問和調(diào)整參數(shù)，實時修改實時顯示。只需簡單用鼠標點擊圖符即可創(chuàng)建連續(xù)線性系統(tǒng)、 DSP 濾波器，并輸入 /輸出基于真實系統(tǒng)模型的仿真