在无线通信中使用OFDM信号

OFDM,正交频分复用,是在一种广泛使用的数字调制方法无线通信如WLAN,LTE,DVB-T,和5G

OFDM属于多载波调制方案的范畴。OFDM将传输频带分解成一组较窄的相邻子带(载波),每个载波分别调制。你可以用快速傅里叶反变换(IFFT)来实现这种类型的调制。通过使用窄正交子载波,OFDM信号在频率选择性衰落信道上获得了鲁棒性,并消除了相邻子载波串扰。

在接收端,可以用快速傅立叶变换(FFT)解调的OFDM信号并在每个子载波的复数增益均衡它。结合OFDM与米姆可以提高通信速度,而不增加的频带。

单载波调制和OFDM在时间和频率域。

在上图中,单载波调制和多载波调制的波形分别表示在频域(上)和时域(下)。由于多数据流可以与多载波同时传输,因此OFDM不受噪声的影响,其程度与单载波调制相同。这是因为每个符号的时间可以被运营商的数量延长。

OFDM的原理

OFDM信号在聚合正交单载波频域波形的信息转换成可以通过空中传输的时域波形。子载波使用QPSK或QAM作为主调制方法。

逆离散傅立叶变换方程,这是:

$$ F(X)= {1 \在N} \ {sum_ T = 0} ^ {N-1} F(T)E 1 {I \压裂{2 \ PI XT} {N}} $$

在OFDM中,当每个子载波的幅值达到最大值时,将载波按1 /符号时间间隔排列,使其他子载波的幅值为0,从而避免了符号间的干扰。

在OFDM波形正交的子载波的频域表示。

此外,由于多路径的影响被集中在特定的子载波与单载波传输相比,多载波传输的OFDM是有效的多径环境。在单载波传输的情况下,多径影响整个。

直接波,并且当信号在长距离传输的反射波之间的增加的到达时间差。在这种情况下,子载波的数目比在一个较小的范围内的服务较大。

理想的OFDM波形和OFDM波形通过多路径的影响。

OFDM技术在5G系统

在制定5G标准的过程中,考虑了基于OFDM的各种技术。在LTE中使用CP-OFDM(循环前缀OFDM),也被选为3GPP第15版标准。这种技术在OFDM符号的开头添加一个称为循环前缀的高级信号。CP-OFDM通过在OFDM符号的开头插入OFDM符号尾部一定时间内的数据作为循环前缀来抑制符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)。

优点和OFDM的缺点

OFDM的优点

多个用户可以被分配到OFDM子载波。频率可以通过正交(1 /符号时间间隔)被有效地使用。这是发送失真耐由于多径,使得解调通过纠错可能的,而不使用复杂的均衡器。

OFDM的缺点

由于信号的幅值变化较大,因此需要设计一个峰值平均功率比更高、放大器允许的发射功率小于平均发射功率的放大器,或者设计一个动态范围较大的放大器。特别是当载波间隔较小时,OFDM对多普勒频移的影响较弱,因此最好使用动态范围较宽的放大器。

OFDM使用MATLAB

MATLAB®以及相关的工具箱,包括通讯工具箱™,WLAN工具箱™,LTE工具箱™,5G工具箱™,提供实现、分析和测试OFDM波形并执行链路仿真的功能。这些工具箱还提供端到端的发射机/接收机系统模型,以及可配置参数和无线信道模型,以帮助评估使用OFDM波形的无线系统。具体来说,作为无线通信系统设计的一部分,您可以使用这些OFDM功能来分析链路性能、鲁棒性、系统架构选项、信道效果、信道估计、信道均衡、信号同步和副载波调制选择。

功能的MATLAB和Simulink金宝app®OFDM调制模块提供可调参数,如训练信号、导频信号、0填充、循环前缀和FFT点。

另外,也可以生成并通过使用在无线波形发生器的应用程序分析通过空中符合标准的和定制的OFDM波形通信工具箱仪器控制工具箱™连接MATLAB到RF测试和测量仪器。

OFDM调制器和OFDM解调器的块和块参数。

OFDM的产生使用无线波形发生器应用程序。生成的波形可用于仿真或空中测试与仪器控制工具箱。

参见:5G无线技术的发展,大规模MIMO,RF系统,无线收发器