河南移动培训课件-.ppt

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1、加入循环前缀后的OFDM系统（1/18）下图示出了加入循环前缀后的OFDM系统框图。其工作过程为：输入的二进制信息比特d(k)首先经过串／并变换(s/p)变为N路并行比特流，各支路上的信息比特数可根据信道的频谱特性进行优化，然后各支路上的信息比特根据各自的调制方式(如BPSK或QAM等)分别进行星座映射，得到信号空间中的复数坐标{xk}，然后经过逆快速傅里叶变换(IFFT)，加入循环前缀(CP)，再经过并/串变换(p／s)和数模变换(D／A)，送入信道进行传送。加入循环前缀后的OFDM系统（2/18）在接收端，信号首先经过模数变换和串/并变换，去除循环前缀，然后经快速傅立

2、叶变换，得到每个支路上的接收信号{yk}，然后经星座逆映射，得到每个支路上的接收比特，再经并／串变换，得到串行的接收比特流。图中，L表示循环前缀的样点数。加入循环前缀后的OFDM系统（3/18）加入循环前缀后的OFDM系统（4/18）假定用Ts表示发送端D／A变换之前的离散信号s(n)的样值间隔，则包含循环前缀的一个OFDM符号的周期为其中，T表示不包含循环前缀的OFDM符号的有效长度，T=NTs；Tg表示循环前缀的长度，Tg=LTs。假定信道的最大多径时延扩展为τmax，为了消除ICI，Tg应满足Tg＞τmax、或者LTs＞τmax。考虑到L为整数，L的选取应满足以下关

3、系式：加入循环前缀后的OFDM系统（5/18）上式中符号表示取大于等于x的最大整数。在一个OFDM符号中，循环前缀部分不携带任何信息，它的使用会带来功率和信息速率的损失，定义功率损失为加入循环前缀后的OFDM系统（6/18）定义信息速率的损失为从以上两式可以看到，当保护间隔占到OFDM符号周期的20％时，功率损失不到1dB，但是带来的信息速率损失达20％。但是插入保护间隔可以消除多径所造成的ICI的影响，因此这个代价是值得的。加入循环前缀后的OFDM系统（7/18）为了分析循环前线对OFDM系统的影响，我们引入连续时间系统的离散时间等效的概念。在图2-8中，发送端的模拟信

4、号s(t)与接收端的模拟信号r(t)之间的关系可以表示为加入循环前缀后的OFDM系统（8/18）其中，n(t)表示信道上的加性高斯白噪声(AWGN)，h(t,τ)表示t时刻信道的冲激响应。假定h(t,τ)在时间[0,vTs]内取值，Ts为前述取样周期，v为整数，满足vTs≈τmax。如果在图2-8的接收端进行模数变换时的取样速率足够高，不存在混叠效应，则有加入循环前缀后的OFDM系统（9/18）上式可以简写为加入循环前缀后的OFDM系统（10/18）上式表示离散时间序列sk通过冲激响应为hk的离散信道传输，在接收端得到的响应为rk，其中sk和rk也分别是图2-8中发送端D

5、／A变换前和接收端A/D变换后的信号(不考虑且化误差)。式(2-13)是式(2-11)中所示模拟卷积关系的离散时间等效，图2-9示出了这种等效关系，图中的q(t)表示在接收机中单位增益的抗混叠(anti-alias)滤波器。加入循环前缀后的OFDM系统（11/18）加入循环前缀后的OFDM系统（12/18）当OFDM系统中不加CP时，输入输出关系用矩阵形式，可以表示为加入循环前缀后的OFDM系统（13/18）或者，可以更紧凑地表示为上式中，H表示Nx(N+v)的信道矩阵，s，r分别表示输入和输出信号的列矩阵，n为加性白色高斯噪声矩阵。由式(2-14)可以看出，由于多径信道

6、时延扩展所引入的记忆特性，使得当前符号块的输出信号{rk,rk-1,…,rk-N+1}不仅与当前符号块的输入信号{sk,sk-1,…,sk-N+1}有关，而且与前一符号块的最后v个输入信号{sk-N,sk-N-1,…,sk-N-v+1}有关，即产生了OFDM符号块间的干扰(ISI)。加入循环前缀后的OFDM系统（14/18）下面考虑加入CP后OFDM系统的输入输出关系。CP的构造方法如图2-10所示，加入循环前缀后的OFDM系统（15/18）取原符号块的最后L(L≥v)个信号放到原符号块的前部，构成一个长度为N+L的新序列。发送时，首先发送新加的L个信号，然后依次发送原序

7、列。在接收端，将收到的每个长度为N+L的符号块的前L个符号丢弃，仅保留剩余的N个符号。这种在每个传送符号块的前部加入CP的方法，使时域中原来发送信号与信道响应的线性卷积变为圆卷积。在OFDM系统中加入CP后，式(2-14)所示的输入输出关系可重新表示为加入循环前缀后的OFDM系统（16/18）加入循环前缀后的OFDM系统（17/18）或者记为由上式可以看出，当前符号块的输出仅与当前符号块的输入有关，而与先前符号块的输入无关，即通过加入CP，消除了ISI的影响。加入循环前缀后的OFDM系统（18/18）在式(2-17)或(2-1