LTE OFDM.pptx

LET — OFDM技术简介
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提纲
背景介绍
OFDM技术的优缺点
OFDM正交子载波的特点
OFDM的DFT实现原理
OFDM保护间隔/循环前缀
OFDMA简介
SC-FDMA简介
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背景介绍
3GPP规定LTE系统的物理层传输方案，下行采用OFDMA（OFDM+FDMA）方式，传输速率100Mbps；上行采用SC-FDMA（DFT-SOFDMA或IFDMA）方式，传输速率50Mbps 。
正交频分复用OFDM（orthogonal frequency-division multiplexing ）由于技术的成熟性，被选用为下行标准很快就达成了共识。而在上行技术的选择上，由于OFDM的峰均功率比（PAPR）过高使得一些设备商认为会增加终端的功放成本和功率消耗，限制终端的使用时间。经过讨论最后上行采用了具有低PAPR特性的单载波频分多址SC-FDMA（single-carrier frequency-division multiple access）技术。
OFDM是一种特殊的多载波传输方案，可以被看作一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。OFDM具备高速数据传输的能力，加上能有效对抗频率选择性衰减，已经获得广泛的重视与应用。
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OFDM主要思想是：发射端通过串并变换，将一个串行高速数据流转换成多个并行的低速子数据流；每个子数据流采用传统的调制方案进行低符号率调制，如PSK（相移键控）或QAM（正交幅度调制），将比特流变成符号流；调制后的各子数据流被映射到不同的正交子载波（orthogonal sub-carrier）上。在接收端执行相反的过程即可获得原始的串行数据。
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OFDM技术的优点
（1）低速并行传输：高速串行数据流经串/并转换后，分割成若干低速并行数据流；每路并行数据流采用独立载波调制并叠加发送。各子载波间通过正交特性来避免干扰，频谱利用率大大提高。
（2）抗衰落与均衡：由于OFDM对信道频带的分割作用，每个子载波占据相对窄的信道带宽，因而可以把它看作是平坦衰落的信道。这样OFDM技术就具有系统大带宽的抗衰落特性和子载波小带宽的均衡简单的特性。
（3）抗多径时延引起的符号间干扰（Inter Symbol Interference，ISI）：在OFDM技术中可以引入循环前缀（ Cyclic Prefix，CP），只要CP的时间间隔长于信道时延扩展，就可以完全消除ISI。
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（4）多用户调度：OFDM系统可以利用信道的频率选择性进行多用户调度，用户可以选择最好的频域资源进行数据传输，从而获得频域调度的多用户分集增益。
（5）基于DFT的实现：可以采用离散傅里叶变换（DFT）进行OFDM信号的调制和解调，从而解决了OFDM的技术实现问题。实际应用中，往往采用更为快捷的快速傅立叶变换FFT及其逆变换IFFT来计算DFT，实现OFDM的调制和解调。
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OFDM技术的缺点
OFDM技术的峰均功率比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）过大：OFDM信号由多个子载波信号组成，这些子载波信号由不同的调制符号独立调制。同传统的恒包络的调制方法相比，OFDM调制存在一个很高的峰值因子。因为OFDM信号是很多个小信号的总和，这些小信号的相位是由要传输的数据序列决定的。对某些数据，这些小信号可能同相，而在幅度上叠加在一起从而产生很大的瞬时峰值幅度。而PAPR过大，将会增加A/D和D/A的复杂性，而且会降低射频功率放大器的效率。同时在发射端，放大器的最大输出功率限制了信号的峰值，这会在OFDM频段内和相邻频段之间产生干扰。
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OFDM技术对载波频偏和相位噪声十分敏感：整个OFDM系统对各个子载波之间的正交性要求格外严格，任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性，引起载波间干扰（Inter-Carrier Interference，ICI），同样，相位噪声也会导致码元星座点的旋转、扩散，从而形成ICI。而单载波系统就没有这个问题，相位噪声和载波频偏仅仅是降低了接收到的信噪比SNR，而不会引起互相之间的干扰。
OFDM技术所需线性范围宽：由于OFDM系统PAPR较大，对非线性放大更为敏感，故OFDM调制系统比单载波系统对放大器的线性范围要求更高。
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OFDM正交子载波的特点
OFDM与传统FDM的区别在于，传统频分复用技术需要在载波间保留一定的保护间隔来减少不同载波间的频谱重叠，避免各载波之间的相互干扰。而OFDM技术的不同载波间的频谱是重叠在一起的，各子载波间通过正交特性来避免干扰，有效的减少了载波间的保护间隔，提高了频谱利用率。
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