【正文】 在圖中載 波 2 的延遲信號會在 FFT 的運算時間內(nèi)產(chǎn)生相位的跳變，破壞了子載波的正交性， 作 者 ： 崔 劍 23 從而在接收機中會對載波 2 的解調(diào)造成符號間的干擾。 1 從圖 a 可以看出，在理想的高斯信道條件下，可以保證在FFT 運算 時間內(nèi)，不會發(fā)生信號相位的跳變，因此 OFDM 接收機接收到的信號僅是多個單 純連續(xù)的正弦波的疊加，這種疊加不會破壞子載波之間的正交性。 圖 是無循環(huán)前綴時產(chǎn)生符號問干擾和載波間干擾韻示意圖。符號周期由 T增加至 T′ T +Δ T,Δ T 是保護時隙 ,增加保護時隙會降低頻譜利用率 , 所以Δ T一般小于等 于 T/4 。 最初的保護間隔是用空數(shù)據(jù)填充的 ,這雖然消除了 ISI,但卻破壞了信道間的 正交性。此外 ,還可以通過加保護間隔的辦法完全消除 符號間干擾。 圖 （ a ）未加窗 OFDM 功率頻譜帶外衰減仿真 圖 （ b ）加升余弦窗后 OFDM 功率譜帶外衰減仿真 作 者 ： 崔 劍 22 循環(huán)前綴及信道估計對系統(tǒng)誤碼率的改善分析 3． 循環(huán)前綴 OFDM 系統(tǒng)中 ,每個并行數(shù)據(jù)支路都是窄帶信號 ,可近似認為每 個支路都經(jīng)歷 平坦衰落 ,這樣就減小了頻率選擇性衰落對信號的影響。sinc ? f ?f 1 T 39。 作 者 ： 崔 劍 20 圖 （ a ）載波數(shù)為 256 的信號頻譜信號仿真圖 圖 （ b ）載波數(shù) 128 的信號頻譜信號功率譜帶外衰減仿真圖 對 OFDM 時域符號加窗之前，首先要添加循環(huán)前綴和循環(huán)后綴，添加了循環(huán) 前綴和循環(huán)后綴后的歸一化功率的 OFDM 復信號表示為： 1 N ?1 ? ?1 i2?f t 39。 為了加快 OFDM 信號功率譜帶外衰減部分的下降速度，可以對每個 OFDM 時域符號進 行加窗，使符號周期邊緣的幅度值逐漸過渡到零，這與成型濾波的原 理相當?shù)念愃?。從圖中 可以看出，隨子載波數(shù)增加， OFDM 符號功率密度譜下降速度會增快。如圖 a , b 所示；其中，每 一個子圖橫軸表示歸一化頻率，縱軸表示歸一化幅度衰減 單位： dB 。應當指出，式 （ ）中β值的選擇要適當，如對于 64 個 ? 子載波的 OFDM 符號，可取 。而加窗后符號的長度應該為 s 1 Ts ，從而允許在相鄰符號之間存在有相互覆蓋的區(qū)域。技術(shù)上， 可以對每個 OFDM 符號進行加窗處理，使符號周期邊緣的幅度值逐漸過渡到零。保護間隔的引入會帶來功率和信息速率的損失， 其中功率損失可以定義為： 當保護間隔占到 20% 時，功率損失不到 1dB，信息速率的損失高達 20% ， 但是插入保護間隔可以消除 ISI 和 ICI 的影響，因此這樣的代價對 OFDM 系統(tǒng)而 言是值得的。本文中也是這 樣選取的。 一般，循環(huán)前綴的選擇是將 OFDM 符號尾部的一部分復制后放到前部，即 將符號周期由 T 增加至錯誤！未找到引用源。 OFDM 系統(tǒng)中的保護間隔（ GI）和循環(huán)前綴（ CP） 為 了 最 大 限 度 地 消 除 符 號 間 干 擾 ISI ， Inter Symbol Interference 可以在每個 OFDM 符號之間插入保護間隔 GI Guard Interval ，為了消除多徑傳播的影響產(chǎn)生 的載波間干擾 ICI， Inter Channel Interference ，即子載波間的正交性遭到破壞， 需要在每個 OFDM 符號間插入循環(huán)前綴 CP Cyclic Prefix ，一般保護間隔就是循 環(huán)前綴，而且循環(huán)前綴長度 T ，一般要大于信道最大時延擴展錯誤！未找到引用 源。點的 FFT 。這種過采樣的實施也可 以通過 利用 IFFT/FFT 方法來實現(xiàn)，實施 IFFT 運算時，需要在原始的 N 個輸入 值的中間添加 pl N 個零，然后進行錯誤！未找到引用源。因此針對這種偽信號現(xiàn)象， 一般都需要對 OFDM 符號進行過采樣，即在原有的采樣點之間再添加一些采樣 點，構(gòu)成 錯誤！未找到引用源。 在實際應用中，對一個 OFDM 符號進行 N 次采樣，或者 N 點 IFFT 運算所得 到的 N 個輸出樣值往往不能真正反映連續(xù) OFDM 符號的變化特性，其原因在于： 作 者 ： 崔 劍 18 由于沒有使用過采樣，當這些樣值點被送到模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 時，就有可能導致 生成偽信號 aliasing ，這是系統(tǒng)所不能允許的。 DFT 分 P 積 / S 積 變 分 換 數(shù)據(jù)解碼器 輸入 積 輸出 分 積 分 圖 系統(tǒng)接收端的解調(diào)部分 由于 DFT/IDFT 有快速算法 FFT/IFFT 如果錯誤！未找到引用源。的時間間隔進行采樣，并進行 2N 點 DFT 才能恢復出原來的數(shù)據(jù)?？? 見，圖 的框內(nèi)部分可用 IDFT 來實現(xiàn)，取 IDFT 輸出的實部，再經(jīng) D/A 變換 和重建 平滑 濾波又可恢復成原來的模擬信號 S t ，經(jīng)上變頻即可送入信道進行傳 輸。帶入離散化的上式得到 而大括號內(nèi)正是序列錯誤！未找到引用源。進行離散化得到 將這些分量在△ t 時間內(nèi)進行低通濾波，即進行 D/A 變換，則又可以恢復原 來的模擬信號 S t 。 IDFT S 數(shù)據(jù)編碼器 / 求 輸出 P 和 變 換 圖 3. 系統(tǒng)發(fā)送端的調(diào)制部分 在接收端，輸入信號分成 N 個支路，分別用 N 個子載波混頻和積分，恢復出 N 個子信號，再經(jīng)過并串變換和常規(guī) QAM 或 QPSK 解調(diào)就可以恢復出數(shù)據(jù)。 其中 T 為 OFDM 符號周期錯誤！未找到引用源。為系統(tǒng)的發(fā)射載頻， 錯誤！未找到引用源。 上式中，錯誤！未找到引用源。一個 OFDM 符號錯誤！未找到引用源。 第 3 章 OFDM 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及研究 OFDM 系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào) OFDM 系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)原理 正交頻分復用是在頻分復用 FDM 的原理基礎上，子載波集采用兩兩 正交的正弦或余弦函數(shù)集，滿足下式 假設在一個周期 [0,T]內(nèi)傳輸?shù)?N 個符號為 d 0 ， d l ， d 2 ， ?， d Nl ， d n 為復數(shù)，錯誤！未找到引用源。 （ 3）負載算法和自適應調(diào)制技術(shù)會增加系統(tǒng)復雜度。 當然這是一種非常極端的情況，通常 OFDM 系統(tǒng)內(nèi)的峰均值不會達到這樣高的程 度。 與單載波系統(tǒng)相比，由于 OFDM 信號是由多個獨立的經(jīng)過調(diào)制的子載波信號 相加而成的，這樣的合成信號就有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，也就會帶來較大 的峰值均值功率比，簡稱峰均值比。因此， OFDM 系統(tǒng)對頻偏和相位噪聲比較敏感。 OFDM 技術(shù)區(qū)分各個子信道的方法是利用各個子載波之間嚴格的正交性。 OFDM 由于采用了循環(huán)前綴，對 抗碼間干擾的能力很強。 碼間干擾是數(shù) 字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲 干擾不同，是一種乘性的干擾。因此， OFDM 技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。當信道 條件差的時候，采用抗干擾能力強的調(diào)制方式。 OFDM 自適應調(diào)制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪音背景的不 同使用不同的調(diào)制方式。 OFDM 允許重疊的正交子載波作為子信道，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離 子信道 的方式，提高了頻率利用效率。因此，如 果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再添加時域均衡器。 OFDM 把用戶信息通過多個子載波傳輸，在每個子載波上的信號時間就相應 地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長很多倍，使 OFDM 對脈沖噪聲（ Impulse Noise ）和信道快衰落的抵抗力更強。 （ 8）信道利用率很高，這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要。通過將各個信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。 （ 6） 通過各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強的抗衰落能力。 作 者 ： 崔 劍 14 （ 5）可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的 高速數(shù)據(jù)傳輸。 （ 4） OFDM 技術(shù)特別適合使用在高層建筑、居民密集和地理上突出的地方 以及將信號散播的地區(qū)。 由于通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，所以 OFDM 能動態(tài)地與之 相適應，并且接通和切斷相應的載波以保證持續(xù)地進行成功的通信。 OFDM 技術(shù)能同時分開至少 1000 個數(shù)字信號，而且在干擾的信號周圍可以 安全運行的能力將直接威脅到目前市場上已經(jīng)開始流行的 CDMA 技術(shù)的進一步發(fā) 展壯大的態(tài)勢，正是由于具有