OFDM基本介绍.ppt

OFDM基本介紹報告人:林宗威S/PN-pointIFFT(IDFT)P/SGI&CP置入D/AP/SN-pointFFT(DFT)S/PGI&CP移除D/A…………X[k]X[k]x[n]x[n]S[n]S[n]發射端接收端OFDM基本架構OFDM優點利用多載波傳遞方式，可在有限頻寬內有效提高傳輸速率,且可提高對ISI的抵抗能力。利用orthogonal可比傳統FDM有較高頻譜效益。加入了GI來修正ISI,使得訊號不受ISI影響。在GI內加入了cyclicprefix的觀念，使得訊號在DFT時，是與channel的impulseresponse在頻域直接相乘，降低了等化器的複雜度。訊號從高頻化為多個低頻，對與頻率選擇性衰減有很好的抵抗能力。多重傳播路逕造成ISI能量的傳播主要是依靠建築物等障礙物的反射、繞射、散射，這3種傳播機制會產生大量的多重傳播路逕，且每個路逕所造成的大小相位變化都不同，延遲時間也不同，天線收到訊號時，後續還會有延遲的訊號抵達，這個情況會對後面symbol的訊號造成影響，此情況稱為inter-symbolinterference(ISI)，而最大延遲稱為maxmax),(th多載波傳送S/P…kX1NX0XTsNTsNTsNTsNTstfje02tfjke2tfjNe121~0,NkXk)(tx多載波接收…0Xtfje02tfjke2tfjNe12y(t)dtdtdtt=NTskXt=NTs1NXt=NTsP/S1~0,NkXkISI對單載波與多載波的影響差異…Highdatarate2subcarriers4subcarriersh(t)影響symbol數降低多載波降低等化器設計複雜度H(f)fH(f)f單載波的BW多載波其中一個載波的bw對多個載波而言，其通道響應是相同的，對單一載波而言，其通道響應是相對平坦Orthogoanl提高頻譜效益fff浪費的BW不但使BW縮小，也提高了頻譜效益fcfcBWN1頻譜效益Orthogoanl的特性將多個頻率互相正交的訊號重疊後傳送，接收後可利用正交特性將訊號分離出來，且因為是互相正交的關係，所以在頻域取樣時，不會有ICI的情況出現。slkNTstfjtfjklklNTdtee022,0,Orthogonal成立條件sslklkNTNTffjslkstfjtfjeNTffcNTdtee022sinskkNTfff111~0,NkNTkfkfskSinc(x)函數的x為非零整數時，是等於零的載波間的最小間距OFDM的保護區間(Guardinterval)已經知道channel必定會有延遲出現，因此在symbol之前加上一段空白的區間來修正延遲的影響，之後取樣時，可直接將這段區間去掉。ty(t)GI原訊號gTGuardinterval&cyclicprefixOFDM訊號在傳輸原本是與channel做linearconvolution，GI如果加上cyclicprefix的話，且最大延遲小於Tg的話，此時linearconvolution等同circularconvolution，因此接收端在收到訊號後，作DFT時便可將訊號與channel變成相乘的關係，這樣等化器的設計就變得更容易設計。而cyclicprefix是將訊號後面部份複製到前面當GI用。GI原訊號linearconvolution&circularconvolutionX[n]h[n]h[-n]nnnny[n]GI=2點,訊號4點DFT後所取的點數，linear與circular相同X[n]h[n]modh[-n]modnnnny[n]DFT&IDFTOFDM需要多個調變與解調，因此利用DFT與IDFT來執行這些功能。訊號在頻域與時域的週期都是N。1~0,102NkexxDFTXNnNknjnnk1~0,1102NneXNXIDFTxNkNknjkknDFT如果考慮計算N個X(k)，且x[n]為複數訊號，那就需要N^2個複數乘法器與N(N-1)個複數加法器，如果N為1024，那就需要1048576個複數乘法器，光這點在硬體實現上就是一個很大的困難，因此便有人發明了FFT來取代DFT，有效降低硬體複雜度。下面比較了DFT與FFT的複雜度差的倍數。以FFT取代DFT8.20451201024log2222NNNFFT簡介FFT利用WN的對稱性與週期性來達到降低分析點數的效果，1~0,102NkexxDFTXNnNknjnnkNjNeW2)(2對稱性NkNkNWW)(週期性NkNkNWWDIT-FFT(1)FFT分為時域抽取(DIT)與頻域抽取(DIF)，下面只介紹DIT的基本原理。將N點DFT轉換為2個N/2點DFT，一直分解下去，最小的轉換點數就稱為radix，一般有radix-2與radix-4。DIT-FFT是將訊號分為偶序列與奇序列。120121202122NnknNNnnkNWnxWnxkX偶序列奇序列DIT-FFT(2)1~0,122120212022NkWnxWWnxkXNnnkNkNNnnkN120222NnnkNWnxkY120212NnnkNWnxkZ1~0,NkkZWkYkXkNnkNnkNjnkNjnkNWeeW222222此時Y(k)與Z(k)為N/2點DFT，且Y(k)與Z(k)以N/2為週期，Y(0)=Y(N/2),Z(0)=Z(N/2)DIT-FFTradix-2(N=8)(1)N/2點DFTN/2點DFTx(0)x(2)x(4)x(6)x(1)x(3)x(5)x(7)Y(0)Y(1)Y(2)Y(3)Z(0)Z(1)Z(2)Z(3)WN^0WN^1WN^2WN^3WN^4WN^5WN^6WN^7X(0)X(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X(7)DIT-FFTradix-2(N=8)(2)x(0)x(2)x(4)x(6)x(1)x(3)x(5)x(7)WN^0WN^1WN^2WN^3WN^4WN^5WN^6WN^7X(0)X(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X(7)WN^0WN^0WN^2WN^2WN^4WN^4WN^6WN^6WN^0WN^0WN^0WN^0WN^4WN^4WN^4WN^4表示直線前進並乘上修正因子表示斜上前進並乘上修正因子