技術分享:如何抵消OFDM係統的失真?
發布時間:2015-01-20 來源:夏小梅,彭晶波 責任編輯:sherryyu
【導讀】本文通過采用中的拋物線模型,根據OFDMxitongzhongdepinyudaopinxinhaogujichushizhendecanshu,congerhuifuchudeshizhenxinhaobingjinxingshizhendixiao。fangzhenjieguoxianshi,yuchuantongdefangfaxiangbi,caiyongbenwentichudexinfangfa,zaigaoxinzaobixiayueyou2dB的性能增益。
1 係統模型
OFDM 係統的發射機如圖1所示。發射機首先將二進製信源映射為固定星座圖上的複數點,並轉化為並行數據流,每個OFDM 符(fu)號(hao)的(de)並(bing)行(xing)數(shu)據(ju)的(de)數(shu)目(mu)由(you)係(xi)統(tong)的(de)子(zi)載(zai)波(bo)數(shu)決(jue)定(ding)。然(ran)後(hou)在(zai)中(zhong)插(cha)入(ru)位(wei)置(zhi)及(ji)大(da)小(xiao)均(jun)預(yu)先(xian)確(que)定(ding)的(de)導(dao)頻(pin)信(xin)號(hao),為(wei)指(zhi)定(ding)的(de)導(dao)頻(pin)位(wei)置(zhi)。這(zhe)些(xie)導(dao)頻(pin)信(xin)號(hao)所(suo)發(fa)送(song)的(de)信(xin)息(xi)對(dui)於(yu)接(jie)收(shou)機(ji)來(lai)說(shuo)是(shi)己(ji)知(zhi)的(de),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)估(gu)計(ji)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)對(dui)發(fa)送(song)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang),如(ru)時(shi)變(bian)信(xin)道(dao)作(zuo)用(yong)等(deng),本(ben)文(wen)將(jiang)其(qi)用(yong)於(yu)對(dui)失(shi)真(zhen)信(xin)號(hao)的(de)估(gu)計(ji)。將(jiang)數(shu)據(ju)流(liu)做(zuo)IFFT運算變換為時域信號,最後轉換為串行數據流並通過數模轉換器和功放,變成模擬信號被發送出去,如圖1所示。

圖2:信號失真的拋物線模型
2 失真的抵消製作的方法
對dui失shi真zhen的de信xin號hao的de抵di消xiao,先xian進jin行xing利li用yong有you關guan已yi知zhi的de信xin息xi來lai估gu計ji我wo們men得de到dao的de失shi真zhen的de信xin號hao,然ran後hou就jiu對dui原yuan始shi的de信xin號hao裏li出chu現xian的de抵di消xiao的de失shi真zhen所suo帶dai來lai不bu同tong影ying響xiang:
其關鍵為如何做出較好恢複對OFDM係統中出現失真的信號,下麵就采用了拋物線方式進行模型的研究來解決問題所製造方法。
首先就分析了失真的信號所特有頻域的特性。根據對拋物線的模型的分析,對我們做出DFT的變換,可以具體的得相關失真的信號分析出來頻域估計的表達。
我們所理解的隨機的變量發生的影響主要是對幅度的影響,但是最主要的影響還是相位。
首先進行頻域估計的時長。
采用的最小平均值的方法計算誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE) 準則裏從樣本的點中頻域估計計算出,即就尋找到了頻域的估計多個值,計算出結果。
最(zui)後(hou)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan),利(li)用(yong)已(yi)經(jing)恢(hui)複(fu)的(de)出(chu)的(de)頻(pin)域(yu)估(gu)計(ji)的(de)失(shi)真(zhen)的(de)信(xin)號(hao),我(wo)們(men)可(ke)從(cong)中(zhong)接(jie)收(shou)頻(pin)域(yu)估(gu)計(ji)的(de)信(xin)號(hao)裏(li)抵(di)消(xiao)出(chu)失(shi)真(zhen)出(chu)現(xian)影(ying)響(xiang),恢(hui)複(fu)原(yuan)來(lai)的(de)出(chu)原(yuan)始(shi)的(de)信(xin)號(hao)。
需xu要yao最zui後hou說shuo明ming,由you於yu在zai推tui導dao裏li采cai用yong的de是shi方fang式shi近jin似si的de方fang法fa,因yin此ci就jiu需xu要yao盡jin量liang的de滿man足zu需xu用yong條tiao件jian。在zai頻pin域yu估gu計ji的de時shi候hou所suo進jin行xing的de取qu導dao的de頻pin域yu數shu量liang應ying要yao盡jin的de量liang滿man足zu對dui該gai頻pin域yu估gu計ji的de條tiao件jian,以yi保bao證zheng了le對dui估gu計ji數shu據ju出chu現xian準zhun確que性xing。也ye是shi盡jin量liang的de選xuan用yong了le頻pin率lv估gu計ji較jiao低di出chu現xian子zi載zai波bo點dian來lai進jin行xing的de估gu計ji。
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3 仿真的結果和分析
仿真就是采用了在2048個子載波數據裏的OFDM 係統,數據是采用的16QAM進行的調製,原始進行發送的信息就均勻的分布於星座圖基本點上。功放出現限幅的門限以及進行輸入的信號出現幅度的均值的比是4.5dB。在對信噪比是6dB 14dB的區域內,我們了解的是對本文進行算法以及文獻中出現的算法有錯誤的符號率(Symbol Error Rate,SER)的曲線,這個結果如圖3所示。

圖3:錯誤符號率曲線
圖3中出現三條的曲線依次為:采cai用yong的de是shi本ben文wen進jin行xing的de算suan法fa對dui失shi真zhen的de抵di消xiao後hou出chu現xian性xing能neng的de曲qu線xian,采cai用yong的de文wen獻xian為wei顯xian示shi的de方fang法fa而er進jin行xing了le失shi真zhen的de抵di消xiao後hou出chu現xian性xing能neng的de曲qu線xian以yi及ji沒mei有you造zao成cheng的de失shi真zhen的de抵di消xiao出chu現xian係xi統tong的de性xing能neng的de曲qu線xian。可ke以yi了le解jie到dao的de是shi,在zai文wen獻xian中zhong所suo進jin行xing述shu描miao述shu的de方fang法fa安an全quan的de進jin行xing了le抵di消xiao掉diao的de部bu分fen的de非fei線xian性xing對dui失shi真zhen所suo在zai的de係xi統tong的de性xing能neng出chu現xian了le影ying響xiang,它ta相xiang對dui於yu沒mei有you進jin行xing采cai用yong的de失shi真zhen的de抵di消xiao出chu現xian係xi統tong占zhan有you1.5dB一2dBxingnengdezengyiqingkuang。zaiduidixindezaobixiangbizhixia,benwenxianshidefangfayijizaiwenxianzhongchuxiandefangfayoujiaogaodexiangtongdianxingnengdexianshi,suizheduixinzaobifangfajinxingtigao,benwensuoshuxinfangfadexingnengdemingxianyaoyouyuzaiwenxiansuoshufangfa,zaiduixinzaobishi14dB時,本文顯示方法占有比較的文獻出現方法為性能裏較好的2dB。
在zai影ying響xiang了le算suan法fa的de性xing能neng為wei主zhu要yao的de原yuan因yin的de實shi際ji上shang為wei收shou到dao了le導dao頻pin的de信xin號hao中zhong出chu現xian了le雜za音yin的de噪zao聲sheng,對dui於yu顯xian示shi的de文wen獻xian說shuo明ming方fang法fa中zhong,它ta為wei失shi真zhen進jin行xing了le簡jian潔jie定ding義yi是shi在zai線xian性xing的de函han數shu中zhong,為wei其qi頻pin域yu估gu計ji的de結jie果guo所suo包bao含han的de對dui於yu整zheng個ge信xin號hao進jin行xing了le平ping均jun,一yi定ding是shi在zai某mou些xie程cheng度du上shang對dui消xiao除chu的de噪zao聲sheng所suo帶dai來lai一yi些xie誤wu差cha。所suo以yi在zai這zhe種zhong的de方fang法fa使shi得de每mei個ge點dian在zai瞬shun時shi的de噪zao聲sheng不bu會hui有you敏min感gan的de感gan覺jiao,高gao性xing的de噪zao比bi以yi及ji在zai低di信xin的de噪zao對dui比bi之zhi下xia出chu現xian的de性xing能neng的de增zeng益yi的de差cha別bie不bu會hui是shi不bu大da的de。而er在zai本ben文wen中zhong顯xian示shi的de方fang法fa表biao示shi對dui依yi賴lai於yu失shi真zhen的de參can數shu頻pin域yu估gu計ji,對dui精jing度du以yi及ji對dui噪zao聲sheng的de關guan係xi相xiang對dui密mi切qie。所suo以yi對dui高gao信xin的de噪zao比bi之zhi下xia,其qi失shi真zhen的de估gu計ji出chu現xian的de情qing況kuang要yao準zhun確que一yi些xie,同tong時shi對dui其qi出chu現xian的de性xing能neng的de增zeng益yi有you明ming顯xian在zai低di信xin的de噪zao比bi之zhi下xia較jiao好hao性xing能neng的de增zeng益yi的de結jie論lun。
4 結論
OFDM 係(xi)統(tong)有(you)著(zhe)較(jiao)高(gao)的(de)峰(feng)均(jun)比(bi)。由(you)於(yu)功(gong)放(fang)的(de)線(xian)性(xing)範(fan)圍(wei)有(you)限(xian),會(hui)帶(dai)來(lai)嚴(yan)重(zhong)的(de)信(xin)號(hao)失(shi)真(zhen),本(ben)文(wen)研(yan)究(jiu)了(le)對(dui)這(zhe)種(zhong)失(shi)真(zhen)的(de)抵(di)消(xiao)方(fang)法(fa)。通(tong)過(guo)將(jiang)失(shi)真(zhen)建(jian)模(mo)為(wei)拋(pao)物(wu)線(xian)模(mo)型(xing),本(ben)文(wen)分(fen)析(xi)了(le)其(qi)頻(pin)域(yu)特(te)性(xing),推(tui)導(dao)出(chu)了(le)失(shi)真(zhen)的(de)兩(liang)個(ge)參(can)數(shu):初chu始shi時shi刻ke和he時shi長chang分fen別bie影ying響xiang頻pin域yu信xin號hao的de相xiang位wei和he幅fu度du。基ji於yu此ci,本ben文wen利li用yong最zui小xiao均jun方fang誤wu差cha準zhun則ze在zai頻pin域yu上shang對dui失shi真zhen參can數shu做zuo了le估gu計ji,最zui終zhong恢hui複fu出chu失shi真zhen信xin號hao並bing進jin行xing失shi真zhen抵di消xiao。仿fang真zhen結jie果guo表biao明ming,在zai低di信xin噪zao比bi下xia,本ben文wen所suo述shu方fang法fa與yu文wen獻xian的de方fang法fa具ju有you近jin似si相xiang同tong的de性xing能neng,而er隨sui著zhe信xin噪zao比bi的de升sheng高gao,本ben文wen的de新xin方fang法fa比bi文wen獻xian所suo示shi的de方fang法fa有you約yue2dB的性能增益。
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