现代无线通信技术 邬正义 (10)

X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
2 页
10.1.1 简介
OFDM的基本思想是将信号流划分成多路子数据 流，再去并行调制多路载波。其子载波的频谱虽然 重叠但保持了良好的正交性。
OFDM发射 机原理
X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
3 页
10.1.1 简介
OFDM接收机原理
14 页
10.2.2 MIMO信道模型
考虑一个由 M T 个发射天线和 M R 个接收天线构成 的MIMO系统的信道模型。在第j个发射天线到第i个 接收天线之间的时变信道脉冲响应为hi,j(t , t) 。
h1,1(t ,t)
H(t
, t)


h2,1(t , t)

hMR ,1(t , t)
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
11 页
10.2.1 简介
MIMO基本原理： MIMO系统就是利用多天线来实现空域复用
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
12 页
10.2.1 简介
MIMO基本原理：
传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流 ci(k)，i=1，…，N。这N个子流由N个天线发射出去 ，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机 利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据 子流，从而实现最佳的处理。
令N个子信道载波频率为 f0,..., fN1 , 并使其满足关 系：
fk f0 k / TN ,k 0,1,...N 1
单个子载波信号为：
f
k
(t
)

cos(2 f

0
k
t
)
0 t TN else
fn (t) * fm (t)dt T0N
mn mn
OFDM建立在FDM（频分多路调制）原理的基础上， 子载波集采用两两正交的正弦或余弦函数集。
0 (n m)
t0 T cos nt
cos ntdt


T
/2
(n m)
t0
T (n m 0)
T 2
X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
8 页
10.1.2 正交频分复用原理
这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一 频带，因而并未增加带宽。若各发射和接收天线间 的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个并 行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信 息，数据率必然可以提高。
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
13 页
10.2.1 简介
本分MIMO产品：
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
若有信号 s j (t) 由第j个天线发射，则在第i个接收天 线收到的信号为
MT
yi (t) hi, j (t , t) s j (t) ni (t) i 1,2,, M R
j1
XБайду номын сангаас
第
10.2 多天线与空时处理技术
16 页
10.2.2 MIMO信道模型
该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系 统的容量和频谱利用率，因此MIMO技术被普遍认为 是新一代移动通信系统必须采用的关键技术之一 。
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
10 页
10.2.1 简介
MIMO技术发展历史：
MIMO技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用来抗衰落。 在70年代有人提出将MIMO技术用于通信系统，对无线移动通 信系统的MIMO技术产生巨大推动的奠基性工作则是90年代由 AT&T 贝尔实验室的学者完成的。 1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量； 1996年Foshinia给出了一种MIMO处理算法——对角-贝尔实 验室分层空时(D-BLAST)算法； 1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码； 1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(VBLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了 20 bit/s/Hz以上的频谱利用率。
h1,2 (t , t) h2,2 (t , t)
hMR ,2 (t , t)
h1,MR (t , t)
h2, M R
(t ,t)



hMR ,MR (t , t)
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
15 页
10.2.2 MIMO信道模型
第j个发射天线在接收端的响应
h1, j (t ,t), h2, j (t ,t),,hMR, j (t ,t) T
这M路子数据流经过快速傅立叶反变换（IFFT）， 得到N个时域离散信号
这样的OFDM码元经过串并转换，再经过适当的滤波 和调制后发送出去
X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
6 页
10.1.1 简介
OFDM接收机框图
X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
7 页
10.1.2 正交频分复用原理
子载波是两两正交的。这样只要信号严格同步，调制出的信
号将严格正交，理论上，接收端就可以利用正交性进行解调 。
X
第
10.2 多天线与空时处理技术
9 页
10.2.1 简介
多入多出（Multiple-Input Multiple-Output， MIMO）或多发多收天线（MTMRA）技术是无线移动通 信领域智能天线技术的重大突破。
X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
4 页
10.1.1 简介
随着数字信号处理技术和集成电路技术的成熟 发展，OFDM使用快速傅立叶变换FFT来实现多载波调 制方案。
OFDM信号实现方式
X
第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
5 页
10.1.1 简介
如果串行输入的用户数据的码元速率是R band/s， 经过串/并变换之后，用户数据被分成M路并行数据 ，因此码元速率降为R/M band/s
第
第10章 无线通信新技术
1 页
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
多载波调制
把信道分割成多个正交的、独立的子信道，让数据 通过这些彼此独立的子信道并行传输的一种信号调制 与传输技术
应用在有线传输环境中的多载波技术通常被称为数 字多音调制(Digital Multi-tone，DMT)。在无线传 输环境中，多载波技术的典型代表是正交频分多路调 制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)。