OFDMA基本介绍课件.pptx

1、OFDMA基本内容介绍汇报人：余文涛.介绍内容安排介绍内容安排LTE中的多址接入技术中的多址接入技术OFDM调制过程调制过程OFDM优点优点多址多址接入接入技术简介技术简介.基站与移动台怎么连接？基站与移动台怎么连接？问题问题具体具体描述描述：1)基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各移动台能从中识别发送给本移动台的信号？（下行）2)基站如何识别来自各个不同移动台的信号？（上行）3)移动台之间或移动台与市话用户之间是通过基站同时建立各自的信道（多址连接）.什什 么么 是是 多多 址址 接接 入入 技技 术？术？多址接入技术多址接入技术 所谓多址技术就是把同一个无线信道按照时间、频率等进行分割,

2、使不同的用户都能够在不同的分割段中使用这一信道,而又不会明显地感觉到他人的存在,就好像自己在专用这一信道一样。占用不同的分割段就像是拥有了不同的地址,使用同一信道的多个用户就拥有了多个不同的地址。.常用复用技术简常用复用技术简 介介时分复用频分复用码分复用l 核心思想：多核心思想：多个信息源共享一个公共信道个信息源共享一个公共信道.频分多址(FDMA)频分多址技术按照频率来分割信道,即给不同的用户分配不同的载波频率以共享同一信道。在FDMA系统中,信道总频带被分割成若干个间隔相等且互不相交的子频带,每个子频带只分配给一个用户使用,相邻子频带之间无明显的干扰。.代码时间频率信道1信道2信道3信道

3、nFDMA信道配置图频分多址(FDMA).时分多址(TDMA)时分多址技术按照时隙来划分信道,即给不同的用户分配不同的时间段以共享同一信道。在TDMA系统中,时间被分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个互不重叠的时隙。各个移动台只能用每帧内的指定时隙向基站发送信号。.时分多址(TDMA)TDMA信道配置图代码时隙时间频率信道N信道1信道2信道3.时分多址(CDMA)码分多址技术按照码序列来划分信道,即给不同的用户分配一个不同的编码序列以共享同一信道。在CDMA系统中,每个用户被分配给一个惟一的伪随机码序列(扩频序列),各个用户的码序列相互正交,因而相关性很小,由此可以区分出不同的用户。.时分多

4、址(CDMA)频率时间代码C1C2CNCDMA信道配置图.介绍内容安排介绍内容安排LTE中的多址接入技术中的多址接入技术OFDM调制过程调制过程OFDM优点优点多址多址接入接入技术简介技术简介.OFDM 概述概述概念概念频域波形f宽频信道宽频信道正交子信道正交子信道OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）正交频分复用技术，）正交频分复用技术，多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。信号转换成并行的低

5、速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。.OFDM与与FDM的不同的不同与传统FDM的区别？传统传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大降低了频谱效率。降低了频谱效率。FDMOFDM OFDM:各各(子子)载波重叠排列，同时保持载波重叠排列，同时保持(子子)载波的正交性（通过载波的正交性（通过FFT实现）。实现）。从而在相同带宽内容纳数量更多从而在相同带宽内容纳数量更多(子子)载波，提升频谱效率。载波，提升频谱效率。.TD-LTE多址方式多址方式下行下行将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波

6、资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交，所以小区内用户之间没有干扰。峰均比示意图下行多址方式下行多址方式OFDMAOFDMA下行多址方式特点下行多址方式特点同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多，造成峰均比(PAPR)较高，调制信号的动态范围大，提高了对功放的要求。分布式：分配给用户分布式：分配给用户的的频段频段不连续不连续集中式：集中式：连续连续频段频段分分给一个用户给一个用户 优点：调度开销小 优点：频选调度增益较大频率时间用户A用户B用户C子载波在这个调度周期中，用户A是分布式，用户B是集中式时域波形tpower.TD-LTE多址方式多址方式上上行行和和OFDMA

7、OFDMA相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源相同，将传输带宽划分成一系列正交的子载波资源，将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续分配给不同的用户实现多址。注意不同的是：任一终端使用的子载波必须连续上行多址方式上行多址方式SC-FDMASC-FDMA上行多址方式特点上行多址方式特点考虑到多载波带来的高PAPR会影响终端的射频成本和电池寿命，LTE上行采用Single Carrier-FDMA（即SC-FDMA）以改善峰均比。SC-FDMA的特点是，在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前，先对信号进行了FFT转换，从而

8、引入部分单载波特性，降低了峰均比。频率时间用户A用户B用户C子载波在任一调度周期中，一个用户分得的子载波必须是连续的.上下行多址接入的区别上下行多址接入的区别注注：所谓单载波特性，不是指它只是用了单个载波，而是指相对于OFDMA每个子载波（15Khz）的独立性而言，SC-FDMA是将所有的子载波作为一个整体来传输调制后的一组符号的。.介绍内容安排介绍内容安排LTE中的多址接入技术中的多址接入技术OFDM调制过程调制过程OFDM优点优点多址多址接入接入技术简介技术简介.OFDM基本原理基本原理单载波lOFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing

9、正交频分复用frequency传统多载波frequencyOFDMfrequency.OFDMA处理流程图处理流程图,0,1,1,kfkkNf对于均匀子载波间隔.QPSK星座图和映射关系QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控）四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控.8PSK星座图和映射关系8PSK(8 Phase Shift Keying 8移相键控)是一种相位调制算法。8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号可以编码3个比特。8PSK抗噪能力不如QPSK，但提供了更高的数据吞吐容量。.正交基函数正交基函数 作

10、为第 k 个子载波的正交基函数为 基函数满足正交条件(,)exp2,0,(,)0,otherwise.kg t kjf ttTg t k*02*00(,)(,)0,(,)(,)(,),.TTTg t kg t p dtkpg t kg t p dtg t kdtTkp.IQ 调制解调调制解调IQIQ调制调制解调解调原理图原理图调制原理调制原理解调原理解调原理.OFDM 调制解调过程调制解调过程.26 可以采用 IFFT 和 FFT 进行子载波的调制和解调 离散正交基函数 在实际应用中，系统并行数据的调制与解调可以采用反傅立叶变换(IFFT)和傅立叶变换(FFT)来实现10102()exp,0,

11、1,1,0,1,1,22expexp,22expexp0,.,NnNng kjknkNnNNjpnjknNkpNNjpnjknkpNNIFFT和和FFT.采用采用IFFT和和FFT的的OFDM系统结构系统结构.介绍内容安排介绍内容安排LTE中的多址接入技术中的多址接入技术OFDM调制过程调制过程OFDM优点优点多址多址接入接入技术简介技术简介.OFDM优势优势 频谱效率高 带宽扩展性强 抗多径衰落 频域调度和自适应.频谱利用率高频谱利用率高 各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist极限。实现小区内各用户之间的正交性，避免用户间干扰，取得很高的小区容量。相对单载波系统（WCDMA），多

12、载波技术是更直接实现正交传输的方法.带宽扩展性好带宽扩展性好 OFDM系统的信号带宽取决于使用的子载波数量，几百kHz几百MHz都较容易实现，FFT尺寸带来的系统复杂度增加相对并不明显。非常有利于实现未来宽带移动通信所需的更大带宽，也更便于使用2G系统退出市场后留下的小片频谱。单载波CDMA只能依赖提高码片速率或多载波CDMA的方式支持更大带宽，都可能造成接收机复杂度大幅上升。OFDM系统对大带宽的有效支持成为其相对单载波技术的决定性优势。.抗抗 多多 径径 衰衰 落落多径效应多径效应时间幅度符号间加入保护间隔符号间加入保护间隔.抗抗 多多 径径 衰衰 落落保护间隔可抑制符号间串扰，但是破坏了子载波间的正交性，带来子载波间干扰（ICI），所以引入循环前缀（CP）CP使一个符号周期内因多径产生的波形为完整的正弦波，因此不同子载波对应的时域信号及其多径积分总为0，消除载波间干扰(ICI).集中式、分布式子载波分配方式l集中式子载波分配方式：时域调度、频域调度l分布式子载波分配方式：终端高速移动或低信干噪比，无法有效频域调度频谱调用与自适应性好频谱调用与自适应性好.