LTE关键技术OFDM与MIMO原理培训教材V

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1、LTE关键技术OFDM与MIMO基本原理通过本文档的学习，您可以掌握以下技能：了解OFDM技术的基本原理，掌握LTE上下行传输技术的实现方式。了解LTE多天线技术MIMO的基本原理，空间复用、波束赋形和传输分集的基本过程，LTE上下行MIMO的应用技术。第一部分LTE关键技术之OFDM第二部分LTE关键技术之MIMO第一部分LTE关键技术之OFDM第一章OFDM技术基本原理第一节OFDM的起源与发展第二节OFDM系统原理与实现第二章LTE上下行传输技术第一节LTE下行多址技术方案第二节LTE上行多

2、址技术方案OFDM的起源与发展为了解决低效利用频谱资源问题，在20世纪60年代提出一种思想，即使用子信道频谱相互覆盖的并行数据传输和FDM，要求每个子信道内承载的信号传输速率为b，而且各子信道在频域的距离也是b，这样可以避免使用高速均衡，并且可以对抗窄带脉冲噪声和多径衰落，而且还可以充分的利用可用的频谱资源。（OFDM的雏形）随即，这种技术就被应用到多种高频军事系统中，其中包括KINEPLEX，ANDEFT以及KNTHRYN等。OFDM的起源与发展1971年，Weinstein和Ebert把离散傅

3、里叶变换（DFT）应用到并行传输系统中，作为调制和解调的一部分，这样就不再利用带通滤波器而是经过基带处理就可以实现FDM。（OFDM形成）20世纪80年代中期，欧洲在数字音频广播（DAB）方案中采用了这种并行传输方法，使得OFDM开始受到关注并且得到广泛应用。20世纪80年代后，OFDM渐渐在数据音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、基于IEEE802.11标准的无限本例局域网（WLAN）以及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称高比特率数字用户线技术（如ADSL）中得到了广泛应用。Wi-Fi

4、和WiMAX技术的兴起更是使得OFDM成为一种“时髦”的技术。3GPPLTE也采用了OFDM技术，预计未来的B3G技术也将基于OFDM。OFDM的起源与发展——什么是OFDMOFDM（正交频分复用：OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。OFDM结合了多载波调制(MCM)和频移键控(FSK)，把高速的数据流分成多个平行的低速数据流，把每个低速的数据流分到每个单子载波上,在每个子载

5、波上进行FSK。选择OFDM的一个主要原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落或窄带干扰。LTE系统下行多址方式为正交频分多址（OFDMA），上行为基于正交频分复用（OFDM）传输技术的单载波频分多址（SC-FDMA）。OFDM系统原理与实现——多载波技术多载波传输是相对于单载波传输而来的：使用多个载波并行传输数据。1：把一串高速数据流分解为若干个低速的子数据流——每个子数据流将具有低得多的速率；2：将子数据流放置在对应的子载波上；3：将多个子载波合成，一起进行传输；OFDM将频域划分为多个子信

6、道，各相邻子信道相互重叠，但不同子信道相互正交。将高速的串行数据流分解成若干并行的子数据流同时传输OFDM子载波的带宽<信道“相干带宽”时，可以认为该信道是“非频率选择性信道”，所经历的衰落是“平坦衰落”OFDM符号持续时间<信道“相干时间”时，信道可以等效为“线性时不变”系统，降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响OFDM系统原理与实现——基本思想OFDM系统原理与实现——正交性对于任意两个函数S1(t)和S2(t)，如果有则函数S1(t)和S2(t)在区间(0,T)上正交。对于OFDM，设相邻

7、子载波的频率间隔，T是符号的持续时间。那么，任意一对子载波可以分别表示为正整数。可以得到，两个子载波的内积，满足：和，其中K1和K2是即，子载波和正交。对OFDM正交性的理解一个OFDM符号周期内4个子载波的实例OFDM系统原理与实现——正交性OFDM系统原理与实现——基本特点发射机在发射数据时，将高速串行数据转为低速并行，利用正交的多个子载波进行数据传输；各个子载波使用独立的调制器和解调器；各个子载波之间要求完全正交、各个子载波收发完全同步；发射机和接收机要精确同频、同步，准确进行位采样；接收机

8、在解调器后端进行同步采样，获得数据，然后转为高速串行；OFDM多载波传输，载波间相互重叠，具有很高的频谱利用率。受限于上述第2、3条，传统的模拟技术很难实现正交的子载波，因此早期没有得到广泛的应用。随着数字信号处理技术的发展，FFT技术的引入，为OFDM的广泛应用奠定了基础。DFT和IDFT定义N样本序列的N点离散Fourier变换(DFT)，以及变换为的离散Fourier逆变换(IDFT)，定义如下：频域内每个采样点的线性，都是时域内所有采样点的线性叠加。叠加；同样，时域内每个采