1.OFDM調(diào)制/解調(diào)1.1.1.OFDM調(diào)制基本原理而傅立葉系數(shù)就是頻域數(shù)據(jù)。需要明確是：對(duì)于OFDM調(diào)制來(lái)講，輸入數(shù)據(jù)是頻域數(shù)據(jù)，基于迅速離散傅里葉變換產(chǎn)生和接受OFDM信號(hào)原理：在發(fā)射端，輸入速率為Rb二數(shù)子符號(hào)相應(yīng)速率為Rb一路數(shù)據(jù))隨后編碼映射輸出信號(hào)被送入一種進(jìn)行迅速傅里葉逆變照頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行解決。計(jì)算出IFFT變換之樣值，被一種循環(huán)前綴加到樣值前，形成一種循環(huán)擴(kuò)展OFDM信息碼字。此碼字在此通過(guò)并串變換，然后按照串行方式通過(guò)D/A和低通濾OFDM信號(hào)。.2.1.OFDM長(zhǎng)處由于FFT解決使各個(gè)子載波可以某些重疊，由于理論上可以接近乃奎斯特極限。以O(shè)FDM為基本多址技術(shù)OFDMA(正交頻分多址)可以實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)各顧客之間正交性，從而避免顧客間干擾。這使OFDM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很高社區(qū)容量。增長(zhǎng)到最大20MHz),OFDM系統(tǒng)對(duì)大帶寬有效支持，稱為其相對(duì)于單載波技術(shù)“決定性優(yōu)。寬帶增大而急劇增長(zhǎng)，很難支持較大帶寬(如20MHz)。OFDM系統(tǒng)可以通過(guò)靈活地選取適合子載波進(jìn)行傳播，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻域資源分派，從而充分運(yùn)用頻率分集和多顧客分集，以獲得最佳系統(tǒng)性能。由于每個(gè)OFDM子載波內(nèi)信道可看做水平衰落信道，由于多天線(MIMO)系統(tǒng)帶來(lái)額外復(fù)雜度可以控制在較低水平(隨著天線數(shù)量呈線性增長(zhǎng)。)相反，單載波MIMO系統(tǒng)復(fù)雜度與天線數(shù)量和多徑數(shù)量乘積冪成正比，很不利于MIMO技術(shù)應(yīng)用。OFDM缺陷之間正交性依然成立，沒(méi)有ISI和ICI，對(duì)解調(diào)出來(lái)數(shù)據(jù)信息符號(hào)影響只是一種相位旋轉(zhuǎn)。如果定期偏移量與最大時(shí)延擴(kuò)展長(zhǎng)度之和大雨循環(huán)前綴，這時(shí)一某些數(shù)據(jù)信息丟失了，并且1.1.2.2.2.存在較高峰值平均功率比(PAPR)多載波系統(tǒng)輸出是各種子信道信號(hào)疊加，如果各種信號(hào)相位一致時(shí)，所得疊加信號(hào)瞬時(shí)正交性遭到破壞從而產(chǎn)生干擾。1.1.3.寬帶無(wú)線信道特性進(jìn)行衰減；另一種是色散，它在時(shí)域和頻域同步變化原始信號(hào)波形。1.1.3.1.包絡(luò)衰落到達(dá)接受機(jī)，這兩條途徑之間時(shí)延忽視。隨機(jī)散散產(chǎn)生了不同途徑損耗a1x(t)=as(t)+as(t)=(a+a)s(t)212a，即2在這樣一種狀況下，信道響應(yīng)可以建模成單一具備隨機(jī)包絡(luò)沖激。假定aa是等強(qiáng)度復(fù)12raaprre一22，具備零122均值和方差(內(nèi)容在OFDM無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化P15，涉及概率論幾種分布，尚未進(jìn)1.1.3.2.時(shí)間色散信道經(jīng)散射多徑信號(hào)到達(dá)時(shí)間不也許相似。這些時(shí)延與否損壞發(fā)射信號(hào)取決于信號(hào)帶寬與最大時(shí)延差擴(kuò)展乘積。下圖示是一種時(shí)間色散信道。HHf)道)tftf(頻率選擇性)信道及其對(duì)窄帶和h(t)：多徑信道可以表達(dá)到一種線性傳播函數(shù)h(t)。由于不同傳播時(shí)延，新到脈沖響應(yīng)是不m=0時(shí)延是截然不同，因此頻率響應(yīng)H(f)=F{h(t)}體現(xiàn)為幅度上波動(dòng)。這種頻域中波動(dòng)將m可辨別，那么信道被以為是頻率選取性信道。對(duì)于符號(hào)周期是不可辨別(指相對(duì)時(shí)延遠(yuǎn)不大于一種符號(hào)周期)，那么無(wú)線信號(hào)就是平坦。1.1.3.3.頻域色散信道接受信號(hào)在時(shí)域中短時(shí)波動(dòng)可以用來(lái)發(fā)射機(jī)、接受機(jī)或者環(huán)境移動(dòng)導(dǎo)致多普勒效應(yīng)來(lái)解釋。若信號(hào)脈沖響應(yīng)為線性非時(shí)變，那么多普勒效應(yīng)在時(shí)域中效果就是兩者相乘。多普勒對(duì)接受信號(hào)引入兩類失真：(i)信號(hào)在時(shí)間上變化；(ii)展寬信號(hào)頻譜。(涉及多普1.1.3.4.寬帶信道記錄特性和空間分集技術(shù)是對(duì)付包絡(luò)衰落最有效技術(shù)之一。來(lái)克服此缺陷。術(shù)是對(duì)付時(shí)間選取性最有效手段。1.1.3.5.多徑衰落總結(jié)ISI(符號(hào)間干擾)；在頻域角度，多徑時(shí)延擴(kuò)展可以導(dǎo)致頻率選取性衰落，針對(duì)信號(hào)中不同超過(guò)無(wú)線信道相干帶寬時(shí)，導(dǎo)致ISI，形成頻率選取性衰落。之FDM之11b2222bcoswcoswt0+sinwtcos2wt+cosnwt0+0cos2wtcosnwtsin2wtcoswtS(t)00000000sinnw00ab2222banbn圖中示有N個(gè)子載波，但實(shí)際每個(gè)子載波包括了正弦和余弦兩個(gè)載波，承載兩個(gè)數(shù)據(jù)。所TT/200TT/20TT/200TT/20左邊OFDM調(diào)制后獲得信號(hào)累TT/200加后在右邊運(yùn)用正交性可以直接分離出相應(yīng)載波信息。(圖示左邊為各子載波，將數(shù)據(jù)信息，即可1.2.2.DFT離散傅里葉變換/IDFT逆離散傅里葉變換1.2.2.1.傅里葉級(jí)數(shù)展開信號(hào)表達(dá)到類似多項(xiàng)式形式即：形式后，即：則兩個(gè)信號(hào)相乘(時(shí)域)為：觀測(cè)這個(gè)形式，聯(lián)系傅里葉級(jí)數(shù)展開式子：可以懂得將信號(hào)變成形式類似于多項(xiàng)式辦法，本質(zhì)上就是傅里葉級(jí)數(shù)展開。從上面描述咱們可以得知：為了獲得兩個(gè)信號(hào)f(t)和g(t)在時(shí)域相乘成果y(t)=f(t)g(t)咱簡(jiǎn)樸概述就是：時(shí)域相乘等于頻域卷積。注意咱簡(jiǎn)樸概述就是：時(shí)域相乘等于頻域卷積。注意咱們1.2.2.2.傅里葉變換描述非周期信號(hào)x(t)和其頻譜X(f)之間關(guān)系兩個(gè)式子：.3.DFT離散傅里葉變換入輸入N個(gè)時(shí)域樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，輸出N個(gè)頻域樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。點(diǎn)序列之和。而逆變換則規(guī)定出這某些加權(quán)系數(shù)。即：lk()aPlNTsl為上行帶寬，NRB倍數(shù)，取決于社區(qū)中上行傳播帶寬配備，滿足RBRBRB資源塊中包括子載波數(shù)資源粒子中相應(yīng)詳細(xì)內(nèi)容,其中一種上行時(shí)隙中第l線端口循環(huán)前綴長(zhǎng)度，見(jiàn)下面表格子載波間隔，15kHzs輸出參數(shù)l其他參數(shù)NTsN輸入?yún)?shù)LNRBlzOFDMlOFDMl一種時(shí)隙中開始時(shí)此外，當(dāng)一種時(shí)隙中第一種OFDM符號(hào)是使用常規(guī)CP(或者前幾種都用常規(guī)CP)，RBRBRB循環(huán)前綴長(zhǎng)度，見(jiàn)下面表格其他參數(shù)輸入?yún)?shù)資源塊中包括子載波資源塊中包括子載波數(shù)ofdm符號(hào)在天線端口p上時(shí)間持續(xù)信號(hào)sFFT大小，取決于子載波都是中間變量NRBkll輸出參數(shù)s(p)tlfTsN1.2.2.6.PRACH隨機(jī)接入信道基帶信號(hào)輸入?yún)?shù)x(n)隨機(jī)接入前導(dǎo)序列固定偏移值，表達(dá)資源塊中隨機(jī)接入前導(dǎo)頻域置knRANRBNULNRB0PRBscRBsc輸出參數(shù)時(shí)間持續(xù)隨機(jī)接入信號(hào)其他參數(shù)Nf，KTTk隨機(jī)接入前導(dǎo)序列長(zhǎng)度為表達(dá)隨機(jī)接入前導(dǎo)與上行數(shù)據(jù)直接子載波間隔差別，存在關(guān)系Kff。一種幅值因子隨機(jī)接入前導(dǎo)序列隨機(jī)接入前導(dǎo)序列列某些長(zhǎng)度f(wàn)f41.2.3.1.子載波間干擾為了實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_，需要在碼元間增長(zhǎng)保護(hù)間隔，如下圖所示：但這會(huì)帶來(lái)一種問(wèn)題，由于OFDM是運(yùn)用了正交性，如下圖，這樣子載波相乘后積分為0：1.2.3.2.循環(huán)前綴下面咱們?cè)敿?xì)看看加了循環(huán)前綴之后相乘積分狀況：循環(huán)前綴長(zhǎng)度是1/8S，則sin2pit、sin4pi(t-1/16)、sin4pi(t-1/8)及很明顯，t綴長(zhǎng)度不不大于多徑時(shí)延，子載波間都可以保持正交性。如下直接給出結(jié)論：當(dāng)考慮到一種徑中所有頻率信號(hào)成分時(shí)：地產(chǎn)生一組同頻同相本地載波用于解調(diào)，如圖：咱們懂得，該圖中1HZ載波與各途徑信號(hào)成分中第二個(gè)信號(hào)均是正交，而與第一種信號(hào)則是時(shí)延關(guān)系，當(dāng)進(jìn)行相乘積分時(shí)，得出成果為不不大于0。在實(shí)際中當(dāng)相乘載波是正交關(guān)系(1為該信號(hào)，為各途徑頻率為1HZ載波相加后，接受到信號(hào)，2為本地產(chǎn)生頻率為1HZ1.2.3.3.去循環(huán)前綴關(guān)于去循環(huán)前綴當(dāng)前找到資料很少，總結(jié)如下：添加循環(huán)前綴過(guò)程是：通過(guò)IFFT之后，會(huì)得到離散復(fù)值數(shù)據(jù)，而循環(huán)前綴取是背面一某些采樣點(diǎn)復(fù)制到前面去，而復(fù)制數(shù)據(jù)是按采樣速率進(jìn)行發(fā)送。在發(fā)射端還需要通過(guò)數(shù)模，發(fā)送濾波和上變頻。而接受端進(jìn)行相反操作，正在通過(guò)數(shù)字信號(hào)解決教課書學(xué)習(xí)中。f=7.5kHzN01234*T3168.Ts1024.Ts6240.Tss448.TsTssss4096.TsPUSCHscPUSCHscHsci=0BSCRBsc (每一層有M個(gè)復(fù)值符號(hào)，提成symbsc組，每一組相應(yīng)一種將數(shù)據(jù)依次作串并轉(zhuǎn)換，變成并行MPUSCH點(diǎn)數(shù)據(jù)(一種并行單元有MPUSCH個(gè)數(shù)據(jù))，SCSC輸出：DFT后M點(diǎn)數(shù)據(jù)，以MPUSCH點(diǎn)為一種并行單元。1.2.5.迅速傅里葉變換(FFT)加快FFT解決速度重要技術(shù)手段通過(guò)增長(zhǎng)解決器單元和高基算法構(gòu)造使用并行計(jì)算技術(shù)。在擬定基數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)全面考慮FFT解決速度、算法、FPGA構(gòu)造特點(diǎn)和硬件資源消耗等因素。例如，基2蝶形算法由一種乘法和兩個(gè)加法器構(gòu)成，而基4蝶形算法包括三個(gè)復(fù)雜乘法運(yùn)算，雖然基4解決器解決速度是基2解決器2倍，但基4蝶形算法硬件使用是基2。1.2.5.1.位序操作是本來(lái)順序。按照合同，發(fā)射端OFDM調(diào)制輸出數(shù)據(jù)為正序。若采用基DIFFFT算法，則需通過(guò)(1)位序操作(2)改良算法來(lái)解決位序問(wèn)題。詳細(xì)位序操作與FFT解決器地址產(chǎn),6,1,5,3,7分別由三位二進(jìn)制數(shù)。FFT地址產(chǎn)生FFTFFT都要相應(yīng)相應(yīng)存儲(chǔ)器地址。常用地址產(chǎn)生方式是通過(guò)輸入數(shù)據(jù)順序，和數(shù)據(jù)輸出時(shí)FFT級(jí)數(shù)來(lái)產(chǎn)生地址，下面舉一種簡(jiǎn)樸例子：通過(guò)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生地址。在控制模塊中定義一種時(shí)鐘計(jì)數(shù)器和一種級(jí)數(shù)計(jì)數(shù)器,級(jí)數(shù)計(jì)數(shù)器隨級(jí)數(shù)增長(zhǎng)自加,在每完畢一種FFT之后清零,時(shí)鐘計(jì)數(shù)器隨每一種時(shí)鐘自加,在每完畢一級(jí)FFT之后清零,通過(guò)這兩個(gè)計(jì)數(shù)器加減和移位可以產(chǎn)生所有需要地址。此外，地址產(chǎn)生時(shí)可配合位序操作，即若需要位序操作，可在產(chǎn)生時(shí)完畢。每個(gè)時(shí)鐘脈沖都接受下一條解決數(shù)據(jù)指令，只是不同部件做不同事情，就象生產(chǎn)線流水及時(shí)接受下一批生產(chǎn)任務(wù)。這樣提高了系統(tǒng)解決數(shù)據(jù)速度。間。對(duì)某些時(shí)序規(guī)定很嚴(yán)狀況，該構(gòu)造還是存有弊端。并且流水線構(gòu)造規(guī)定與級(jí)數(shù)相等計(jì)算器件，因而隨著點(diǎn)數(shù)增長(zhǎng)它硬件面積也增長(zhǎng)。如果計(jì)算點(diǎn)數(shù)很大又規(guī)定很高計(jì)算速度，就要在FFT解決器內(nèi)部計(jì)算使用時(shí)鐘頻率高于輸入數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率，但很高計(jì)算時(shí)鐘會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。FFT長(zhǎng)解決單元為代價(jià)提高FFT運(yùn)算速度。下1N21kNkN1N20N0N0N2N0N-11N2N1N2N3NWN0N0N2NN0N0N2N-122運(yùn)算可以并行工作完畢。NN(4.69us/7隔配備DL載每時(shí)隙OFDM符號(hào)個(gè)數(shù)長(zhǎng)度長(zhǎng)6(1/2*3.84M6(4.69us/9))us08)(4.69us/3(4.69us/1)))擴(kuò)15度展SS0……S變換轉(zhuǎn)換并串轉(zhuǎn)換增加CP去除CP解調(diào)成形定時(shí)A/D,,aa…,,01N-1c]S)PL