Intersil 本文介绍 OFDM的基本原理
OFDM技术基本原理_2022年学习资料
OFDM符号的解调-DFT-·对第k个子载波进行解调时（模拟基带）：-7jepj72deag-T12eup i-W-1-2π -·对应的数字基带操作（思考：1/N与DSP-时域OFDM符号-上定义的差别-N-1-ex -j-kn∑-d;expj-!i=0-1w1-d.-e等效基带形式：-0-2da0-712epj250-N-1-0≤t≤T-i=0的实部和虚部分别对应OFDM符号的同相I和正交Q分量，与相应-子载波cos分量和sin分量相乘。-对应的离 信号为：-sm=∑depj-0≤n≤WT-工、为采样间隔，它等于基带符号的符号间隔或符号周期，满足-T-N
优点4：高的频谱利用率-Frequency-FDM-saving spectral-OFDM
优点4：高的频谱利用率-·传统的单载波系统：-假设M进制调制，单载波，符号周期为T-频带带宽：-2-w=2 2R-Bt传输速率：-R=R.l0g2 M-频谱利用率：-尽2g,加1s
优点4：高的频谱利用率-OFDM系统：-假设M进制调制，N个子载波，符号周期为T,-则1个OFDM符号周期 NT-子载波间隔为：1NT-总的信号带宽为：W=N+1NT-比特传输速率：-R=R,log:M=log2 -频谱利用率：-R-og,MNT≈1og,Mbi/s/-W-T N+i
循环前缀Cyclic Prefix-■为了减小CI,保护间-不能是空白时段，OFDM-可以在这段时间内发送 -Guard Interval-Cyclic Ectension-环扩展信号称为循环前缀-CP。-■加入C 后，只要CP>最-大时延，OFDM延时部分-包含的子载波周期数也为-整数，-不会在解调过程中-产生ICI。 SC2 without delay-SC2 with delay
ofdm调制的基本原理及特点
ofdm调制的基本原理及特点OFDM调制的基本原理及特点OFDM调制的基本原理•OFDM是正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的缩写，其基本原理是将高速数据流分成多个较低速的子流，并将每个子流分配到不重叠的频率带上进行传输。
•OFDM采用了多个正交的子载波进行数据传输，利用正交性降低了子载波单位之间的干扰，提高了数据传输的可靠性和抗干扰性能。
•OFDM通过将高速数据流分成多个较低速的子流进行并行传输，提高了整体的传输速率。
OFDM调制的特点1.高效的频谱利用：OFDM将频谱划分成多个较窄的子载波，每个子载波的传输速率较低，但减少了子载波之间的干扰，从而使整体的频谱利用率更高。
2.抗多径干扰能力强：由于OFDM技术采用多个正交的子载波进行数据传输，能够有效抵抗多径传播引起的码间干扰，提高了信号的传输质量。
3.抗频选择性衰落能力强：OFDM可以通过改变子载波的功率分配，从而抵消频率选择性衰落引起的信号失真，提高信号的可靠性。
4.低复杂度的信号处理：OFDM采用快速傅里叶变换（FFT）技术进行调制和解调，简化了信号处理的复杂度，降低了硬件的要求。
5.高容量传输：由于采用了多子载波传输，OFDM能够支持更多用户同时进行数据传输，提高了系统的容量。
6.适应多种信道环境：OFDM适应性强，可以根据具体的信道环境动态调整子载波数量和功率分配，提升了系统的适应性和灵活性。
以上是OFDM调制的基本原理及特点的简要介绍。
OFDM技术的广泛应用使得无线通信更加高效、稳定和可靠。
当然，接下来我们将继续介绍OFDM调制的更多特点：7.支持高速数据传输：由于将高速数据流分成多个较低速的子流进行并行传输，并且利用多个子载波传输，OFDM能够支持更高的传输速率。
8.抗干扰性强：OFDM采用多个正交的子载波进行数据传输，同时利用循环前缀技术来消除传输时延引起的码间干扰，具备较强的抗干扰性能。
OFDM基本原理(详细全面)
峰均比降低技术
峰均比定义
峰均比（PAPR）是指OFDM信号的最大振 幅与平均振幅之比。高PAPR会导致信号的 功率放大器出现失真，从而引起频谱扩展 和带内干扰。因此，降低PAPR对于提高 OFDM系统的性能至关重要。
VS
峰均比降低技术
为了降低PAPR，可以采用多种技术，如限 幅滤波、编码、概率密度函数变换等。其 中，限幅滤波是一种简单有效的方法，它 通过限制信号的最大振幅来降低PAPR。然 而，限幅滤波会引入带外干扰和带内失真， 因此在实际应用中需要权衡各种因素。
物联网与智能家居
OFDM技术有望在物联网和智能家居领域得到广泛应用，支持各种 低功耗、低速率的无线通信需求。
频谱共享与认知无线电
通过频谱共享和认知无线电技术，OFDM系统可以更好地利用频谱 资源，提高频谱利用率和系统容量。
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04 OFDM系统性能分析
频域均衡性能分析
频域均衡原理
频域均衡通过在频域上对信号进行预处理，补偿信道对信号 造成的畸变，从而减小信号的误码率。
频域均衡性能影响因素
频域均衡的性能受到信道特性、均衡器设计参数以及信号质 量等因素的影响。
误码率性能分析
误码率定义
误码率是衡量数据传输系统性能的重 要指标，表示接收端错误解码的比特 数与总比特数的比值。
多径干扰抑制
多径干扰
在无线通信中，多径效应会导致信号的传播路径变长，从而引起信号的延迟和衰减。这种延迟和衰减 会导致OFDM子载波之间的正交性被破坏，从而引起多径干扰。为了抑制多径干扰，可以采用频域均 衡技术，对接收到的信号进行滤波处理，以减小多径效应的影响。
信道估计与均衡
信道估计技术用于获取信道的冲激响应，而频域均衡技术则通过调整接收信号的权重，使得信道的畸 变最小化。在实际应用中，通常会采用基于导频的信道估计方法，并在频域中进行均衡处理。
OFDM技术的基本原理
OFDM技术的基本原理OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种用于无线通信系统的多载波调制技术，通过将数据流分为多个低速子载波进行传输，以提高系统的数据传输速率和频谱效率。
下面将详细介绍OFDM技术的基本原理。
1.子载波划分：OFDM将原始数据流划分为多个低速子载波，每个子载波的传输速率相对较低，且互相正交。
这些子载波具有频谱重叠，且在中心频率上相互正交。
划分的子载波数量通常是2的幂次方，比如64、128、256等。
2.调制：在OFDM系统中，每个子载波可以使用不同的调制格式，如BPSK、QPSK、16QAM等。
通过将数据流分配到不同的子载波并采用不同的调制方式，OFDM系统能够实现不同速率的数据传输。
3.帧结构：OFDM系统中的每个符号周期被划分为多个时隙，每个时隙包含一个导频子载波和一定数量的数据子载波，导频子载波用于信道估计和符号同步，而数据子载波用于实际数据传输。
4.并行传输：OFDM技术将数据流并行传输到多个子载波上，可以同时传输多个数据流，从而提高了系统的传输速率和频谱效率。
这样，OFDM系统能够更好地适应高速数据传输的需求。
5.频率均衡：OFDM系统中的传输信道往往会引起子载波之间的干扰。
为了克服这种干扰，OFDM系统采用了频域均衡技术，通过估计信道响应并使用均衡算法对信号进行均衡处理，以提高系统的抗干扰能力和传输质量。
6.多径衰落处理：在无线信道环境中，多径传播会导致信号的时延扩展和频率选择性衰落。
OFDM技术使用循环前缀技术来处理多径效应，即在每个OFDM符号的开头插入一段与符号结尾相同的循环前缀，通过在时域上的平移实现抵消多径效应。
7.频谱效率：由于OFDM系统中采用了多个低速子载波进行并行传输，每个子载波的传输速率相对较低，因此每个子载波所需要的保护间隔较小，从而提高了频谱效率。
此外，通过动态分配子载波，OFDM系统可以更好地适应信道条件的变化，进一步提高了频谱效率。
OFDM的基本原理剖析
OFDM的基本原理剖析1 从FDM到OFDM早期发展的无线网络或移动通信系统，是使用单载波调制(Single-carrier Modulation)技术，单载波调制是将要传送的信号(语音或数据)，隐藏在一个载波上，再藉由天线传送出去。
信号若是隐藏于载波的振幅，则有AM、ASK调制系统；信号若是隐藏于载波的频率，则有FM、FSK调制系统；信号若是隐藏于载波的相位，则有PM、PSK调制系统。
使用单载波调制技术的通讯系统，若要增加传输的速率，所须使用载波的带宽必须更大，即传输的符元时间长度(Symbol Duration)越短，而符元时间的长短会影响抵抗通道延迟的能力。
若载波使用较大的带宽传输时，相对的符元时间较短，这样的通讯系统只要受到一点干扰或是噪声较大时，就可能会有较大的误码率(Bit Error Ratio, BER)。
为降低解决以上的问题，因此发展出多载波调制(Multi-carrier Modulation)技术，其概念是将一个较大的带宽切割成一些较小的子通道(Subchannel)来传送信号，即是使用多个子载波(Subcarrier)传来送信号，利用这些较窄的子通道传送时，会使子通道内的每一个子载波的信道频率响应看似平坦，这就是分频多任务(Frequency Division Multiplexing, FDM)观念。
因为带宽是一个有限的资源，若频谱上载波可以重迭使用，那就可以提高频谱效率(Spectrum Efficiency,η)，所以有学者提出正交分频多任务(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的技术架构。
FDM与OFDM两者最大的差异，在OFDM系统架构中每个子信道上的子载波频率是互相正交，所以频谱上虽然重迭，但每个子载波却不受其他的子载波影响。
图1FDM与OFDM频谱FDM和OFDM频谱互相比较，如图1所示，OFDM所须的总带宽较小，倘若可以提供的载波总带宽是固定的，则OFDM系统架构将可以使用更多的子载波，使得频谱效率增加，提高传输量，而能应付高传输量需求的通讯应用。
OFDM基本原理
OFDM基本原理OFDM（正交分频多路复用）是一种多载波调制技术，也被称为离散多载波调制（DMT）。
它将高速数据流分成多个低速数据流并在不同的频率上进行调制，然后将它们合并到一个高速数据流中传输。
OFDM主要用于无线通信、宽带数据传输和数字音视频广播等领域。
本文将详细介绍OFDM的基本原理。
OFDM的基本原理可以概括为以下三个方面：频域复用、正交调制和快速傅里叶变换（FFT）。
首先，OFDM通过频域复用原理实现多路复用。
它将高速数据流分成多个低速数据流，每个低速数据流被调制到不同的频率子载波上。
这样可以提高频谱利用率，降低频率间干扰。
这些子载波之间相互正交（即相互间隔一个整数倍的频率），不会相互干扰。
因此，OFDM可以同时传输多个低速数据流，实现高速数据传输。
其次，OFDM使用正交调制（也称为相位调制）为每个子载波进行调制。
正交调制是一种在不同的正弦波上改变相位来表示数字位的调制方法。
在OFDM系统中，每个子载波的相位可以表示一位二进制数据。
通过调整每个子载波的相位来表示不同的数字位，从而将低速数据流调制到不同的子载波上。
最后，OFDM使用快速傅里叶变换（FFT）来将时域信号转换为频域信号。
FFT是一种高效的算法，可以将复杂的时域信号转换为在频域上紧密分布的频域信号。
在OFDM系统中，将每个子载波的相位调制后的信号通过FFT转换为频域信号，并将它们合并成一个高速数据流进行传输。
接收端通过反向的快速傅里叶变换（IFFT）将频域信号转换回时域信号，并恢复每个子载波的调制信息，从而实现数据的解调和恢复。
OFDM的频域复用、正交调制和FFT等基本原理使得它具有许多优势。
首先，由于频谱复用，OFDM可以在有限的频带宽度上传输更多的数据，提高频谱利用率。
其次，正交调制和FFT的使用使得OFDM系统具有良好的抗多径衰落能力，可以有效地处理传输信道中的多径干扰。
此外，OFDM还具有抗干扰能力强、网络灵活性高等优点，被广泛应用于4GLTE、Wi-Fi、数字电视广播等通信领域。
ofdm载波传输原理
ofdm载波传输原理OFDM（正交频分复用）是一种多载波传输技术，是目前最常用的无线通信技术之一。
它通过将高速数据流分成多个低速子载波来传输数据，从而提高了数据传输的可靠性和效率。
本文将介绍OFDM 的原理以及它在无线通信中的应用。
OFDM的基本原理是将一个高速数据流分成多个低速子载波进行传输。
每个子载波都是正交的，即它们之间没有相互干扰。
这使得OFDM能够有效地抵抗多径效应和频率选择性衰落等信道扰动，提高了数据传输的可靠性。
另外，由于每个子载波的传输速率较低，因此每个子载波的传输距离也相应较短，降低了传输中的功率要求。
在OFDM系统中，数据流首先被分成多个并行的低速子流。
然后，每个子流通过一个调制器进行调制，将数字信号转换为模拟信号。
接下来，这些模拟信号经过一个IFFT（反快速傅里叶变换）模块，将其转换为时域信号。
最后，这些时域信号经过一个并行到串行转换器，将其转换为串行信号，并通过无线信道进行传输。
在接收端，接收到的串行信号首先通过一个串行到并行转换器，将其转换为并行信号。
然后，这些并行信号经过一个FFT（快速傅里叶变换）模块，将其转换为频域信号。
接下来，这些频域信号经过一个解调器进行解调，将其转换为数字信号。
最后，这些数字信号经过重新组合，恢复为原始的数据流。
OFDM技术在无线通信中有着广泛的应用。
首先，它被广泛应用于Wi-Fi、4G和5G等无线通信标准中。
由于OFDM能够提供较高的数据传输速率和较好的抗干扰能力，因此它成为了无线通信领域的主流技术。
其次，OFDM也被应用于数字电视和数字音频广播等领域。
在数字电视中，OFDM能够提供更高的频谱效率和更好的抗多径效应能力，从而提高了电视信号的质量。
在数字音频广播中，OFDM能够提供更好的信号覆盖范围和抗干扰能力，使得音频信号的传输更加稳定和可靠。
总结起来，OFDM是一种多载波传输技术，通过将高速数据流分成多个低速子载波进行传输，提高了数据传输的可靠性和效率。
OFDM的基本原理及关键技术
OFDM的基本原理及关键技术OFDM的基本原理及关键技术 1 OFDM的基本原理2 OFDM的模型结构和各部分原理2.1 OFDM结构框图2.2 星座映射2.3 串并转换以及FFT2.4 插入保护间隔2.5 OFDM的解调OFDM即正交频分复用技术，实际上 OFDM是 MCM(Multi-CarrierModulation)，多载波调制的一种。
其主要思想是:将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，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。
1 OFDM的基本原理OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。
在对每个载波完成调制以后，为了增加数据的吞吐量、提高数据传输的速度，它又采用了一种叫作HomePlug的处理技术，来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并处理，把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。
另外OFDM之所以备受关注，其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换(IDFT/DFT)代替多载波调制和解调。
OFDM的基本原理是将高速信息数据编码后分配到并行的N个相互正交的载波上，每个载波上的调制速率很低(1/N)，调制符号的持续间隔远大于信道的时间扩散，从而能够在具有较大失真和突发性脉冲干扰环境下对传输的数字信号提供有效地保护。
OFDM的基本原理及技术研究
OFDM的基本原理及技术研究OFDM是一种在无线通信系统中广泛使用的调制技术，它的全称是正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）。
OFDM的基本原理是将高速的数据流分成多个低速的子载波，每个子载波之间相互正交，然后将这些子载波同时发送，从而达到高效率的数据传输和抗多径信道干扰的效果。
首先，OFDM的多载波调制是将一个高速的数据流分成多个低速的子载波，每个子载波都可以独立传输一部分数据。
这样做的好处是可以减小每个子载波的传输速率，从而降低传输过程中的复杂度。
其次，OFDM利用频域等效信道的技术来处理多径信道带来的干扰。
通过将频域信号转换为时域信号，可以将多径信道转化为单径信道，从而简化信道处理的复杂度。
第三，OFDM需要对信道进行估计，以便在接收端进行信号的解调和恢复。
信道估计可以通过参考信号或者导频信号进行，从而准确地估计信道的特性。
最后，OFDM的调制和解调技术主要是采用高效的调制技术，如16QAM、64QAM等，以及调制解调器的设计和实现。
调制和解调过程主要包括信号的调制、傅里叶变换、循环前缀等。
OFDM技术的研究主要集中在以下几个方面：首先，研究如何提高OFDM系统的传输效率。
目前采用的一种方法是通过增加子载波的数量来提高传输速率，但这也会带来更严重的频率选择性衰落和功率噪声。
其次，研究如何抑制多径信道带来的干扰。
多径信道会导致码间干扰，因此需要采取一些技术来进行抑制，例如导频插入、自适应调制等方法。
第三，研究如何提高OFDM系统对于频率偏移和时钟偏移的容忍性。
频率偏移会导致子载波之间的正交性被破坏，而时钟偏移会导致多径信号无法收敛。
最后，研究如何将OFDM技术应用于其他领域，如无线通信系统、音频和视频传输等。
OFDM技术在这些领域的应用具有广阔的前景。
综上所述，OFDM是一种高效率的调制技术，具有抗多径信道干扰的特点。
通过多载波调制、频域等效信道、信道估计和调制解调等关键技术，可以实现高速数据传输和抗干扰的效果。
ofdm调制的基本原理
OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，被广泛用于无线通信和宽带通信系统中。
其基本原理如下：
1. 将宽带信号分成多个窄带子载波：OFDM将宽带信号分成多个窄带子载波，每个子载波之间相互正交，并且它们的频谱互不重叠。
这样可以将高速数据信号拆分为多个低速子信号，每个子信号在频率上独立传输。
2. 并行传输和频谱效率：OFDM通过同时在多个子载波上并行传输不同的数据符号，大大提高了频谱利用效率。
不同子载波的数据可以通过快速傅里叶变换（FFT）等技术进行并行调制和解调。
3. 前导和保护间隔：为了克服多径信道引起的符号间干扰（ISI）和频率选择性衰落，OFDM 插入了循环前缀（CP）或保护间隔。
循环前缀是从OFDM符号的尾部截取一段时间，并将其叠加到符号的头部，使得符号之间的间隔变得保护。
这种设计可以抵消多径信道引起的符号间干扰，并简化了接收端的等时对齐操作。
4. 频域均衡：OFDM系统中的接收端通常会进行频域均衡操作来克服频率选择性衰落引起的干扰。
通过对每个子载波的幅度和相位进行补偿，可以抵消信道引起的衰落，从而恢复原始数据。
总结起来，OFDM通过将宽带信号分成多个窄带子载波并实现并行传输和频域均衡，提高了频谱利用效率并克服了多径信道引起的干扰和衰落问题。
这使得OFDM成为高速、高效的无线通信调制技术。
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Error-free signal: Region of orthogonal subcarriers!
UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
Get Rid of Multipath? Is it Magic? No, it’s a guard interval!
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Multiuse interference Radio-induced spurs
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Efficient use of available bandwidth Accommodates variable rates in dynamic conditions
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OFDM is designed for both AWGN and multipath
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Single carrier systems address AWGN only
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OFDM provides superior multipath performance for Wireless LANs
Equivalent Single Carrier MLSE Complexity
Number of States = ML-1 where M is constellation size and L is number of paths E.G. for 8-PSK, M = 8 Number of states = 88-1 = 2,097,152 states MLSE complexity is approximately 32,000x the complexity of a 64 state
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Baseband System Design
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Baseband system architecture Important Issues – Timing and Frequency Acquisition, FFT/IFFT, Frequency Domain Equalization
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Opportunities for OFDM in WLAN Standards
Office Building
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UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
OFDM Signal Description
Simple OFDM Symbol:
3 Subcarriers
Composite OFDM Symbol
Effect of Multipath on OFDM Signal
Time Domain Description:
2-Ray Multipath
Second path Dominant path
Frequency Domain Description:
Frequency domain of typical multipath Notice frequency selective nature!
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Wireless LAN systems in receive mode 90% of time Receive complexity is critical for power savings Equalization shared between transmitter & receiver
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UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
OFDM vs. Single Carrier Performance Advantage
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Wireless LAN performance is dominated by multipath
radio and IC architecture definition, algorithm development, and system level verification.
Management
Marketing Applications Engineer
Customers Radio Systems Engineer RF IC Designer DSP Systems Engineer IP Team
Cyclic Composite signal Example of Subcarrier w/ multipath
Guard Interval
Error free detection!
The guard interval must be longer than the multipath delay.
UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
Actual Delay Spread of Various WLAN Environments
Stuff Mart
Retail Store & Factory
Avg RMS Delay : 60 - 80 nsec Max RMS Delay : 100 - 170 nsec
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UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
OFDM’s Inherent Multipath Mitigation
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Strength in the use of multiple narrowband subcarriers:
Avg RMS Delay: 30 - 50 nsec Max RMS Delay: 40 - 85 nsec
Condominium
Office Room
Avg RMS Delay: Avg RMS Delay: 25 nsec Max RMS Delay: 30 - 50 nsec Max RMS Delay: 30 nsec 40 - 85 nsec
Why Does OFDM Make Sense for a Wireless LAN?
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Resistant to multipath
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Lower complexity solution to high multipath than single carrier systems
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Optimum (MLSE) performance without the complexity Resistant to narrowband interference
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Why OFDM for Wireless LAN?
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UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
Secrets of OFDM Systems Engineering
Keith Baldwin Karen Halford Steve Halford
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What do I mean by Systems Engineering?
Systems Engineering supports many functions primarily providing…
decoder (in gate count)
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Radio Architecture Design
One, but not all may be hit by narrowband interference or frequency selective fading Error correcting coding/interleaving catch localized errors Poor subcarriers can be de-emphasized during decoding
Analog IC Designer
Digital IC Designer
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UNLEASHING THE POWER OF CONNECTIVITY
Topics
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Why OFDM for Wireless LAN?
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Resistant to multipath Resistant to narrowband interfererence Efficient use of available bandwiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱth Accommodates variable rates in dynamic conditions
Error correcting code used for good AWGN performance Use guard interval to absorb ISI (0.96 dB AWGN loss) Error correcting code used for good AWGN performance Equalization depends entirely on receiver
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Radio Architecture Design
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Basic architecture Important issues - Power Amplifier Effects, Adjacent Channel Requirements, Phase Noise, IQ Imbalance, Spurs and DC Offset Alternative architectures