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工程师。OFDMModulatorBaseband的

采用OFDM方法进行调制。

库::`工程师` 座:: OFDM Modulator

资料描述

EngeeComms.OFDMModulatorBaseband 系统对象使用正交频分复用(OFDM)方法在频域中调制信号。 输出是OFDM调制信号的基本表示。

有关详细信息,请参阅 正交频分复用。 输出是OFDM调制信号的基本表示。

要使用OFDM调制信号,请按照以下步骤操作:

  1. 创建对象 工程师。OFDMModulatorBaseband的 并设置其属性。

  2. 用参数调用对象,就好像它是一个函数一样。 若要了解有关系统对象如何工作的详细信息,请参阅 AnyMath系统对象.

语法

创作

  • ofdmMod=EngeeComms。OFDMModulatorBaseband() -创建具有默认属性值的OFDM调制器。

    例子::

    ofdmMod = EngeeComms.OFDMModulatorBaseband()
  • ofdmMod=EngeeComms。OFDMModulatorBaseband(名称=值) -以对的形式创建具有指定属性的OFDM调制器 名称=值,在哪里 姓名 -物业的名称,以及 价值 -适当的值。 您可以指定多个对 «名称-值» 对的顺序并不重要。 未指定的属性保留其默认值。

    例子::

    ofdmMod = EngeeComms.OFDMModulatorBaseband(Windowing=true, NumGuardBandCarriers=[4; 2])

使用

  • Y=ofdmMod(X) —使用OFDM方法在频域中调制输入数据的子载波,并返回OFDM调制的基础信号。

  • Y=ofdmMod(data,pilot) -分配导频信号, 飞行员,到由*PilotCarrierIndices*属性索引指定的频率子载波。 若要启用此语法,请将*PilotInputPort*属性设置为 真的.

争论

输入参数

X — 宽带输入信号

+ 阵列

Details

输入宽带信号,指定为阵列 .

  • -这是子载波数据量。

  • -由*NumSymbols*属性定义的字符数。

  • -接收天线的数量,由*Numtransmitantennas*属性确定。

数据类型

漂浮物16, 漂浮物32, 漂浮64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, 布尔</无翻译> 支持复数::是

飞行员 – 导频信号

+ 阵列

Details

将导频信号集为阵列 .

  • -每个符号中导频子载波的数目,由 尺寸(飞行员,1).

  • -由*NumSymbols*属性定义的字符数。

  • -发射天线的数量,由*Numtransmitantennas*属性确定。

数据类型

漂浮物16, 漂浮物32, 漂浮64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, 布尔</无翻译> 支持复数::是

输出参数

Y — OFDM调制宽带输出信号

+ 矩阵

Details

OFDM是作为矩阵返回的调制宽带信号 与输入信号相同类型的数据。

  • 是由*OversamplingFactor*属性确定的过采样系数。

  • = + ( * ).

  • -所有字符的循环前缀的长度。

    • -循环前缀的长度,由*CyclicPrefixLength*参数确定。 If*CyclicPrefixLength*是标量, . If*CyclicPrefixLength*是字符串的向量, .

  • -由*FFTLength*参数确定的子载波数。

  • -由*NumSymbols*参数定义的字符数。

  • -发射天线的数量,由参数*Numtransmitantennas*确定。

数据类型

漂浮物16, 漂浮物32, 漂浮64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, 布尔</无翻译> 支持复数::是

特征

FFTLength — FFT点数

+ 64(默认) | 一个正整数

Details

快速傅立叶变换(FFT)点的数量,指定为正整数标量。 FFT的长度应该是 且相当于子载波的数量。

NumGuardBandCarriers — 分配给左和右保护带的子载波数

+ [6;5](默认) | 一个2乘1的整数向量

Details

为左右保护条分配的子载波数,设为2乘1的整数向量。

左、右保护条的子载波数, ,必须在 ,在哪里 -OFDM信号中的子载波总数,由*FFTLength*属性确定。

InsertDCNull — 排除或启用零频率子载波

+ 错误0(默认) | 真的1

Details

选择此选项可移除零频率子载波。 零DC子载波位于频带的中心并且具有索引值:

  • 如果值为 偶数。

  • 如果值为 奇怪的那个。

-这是OFDM信号中副载波的总数,由*FFTLength*属性决定。

PilotInputPort — 导频子载波的输入

+ 错误0(默认) | 真的1

Details

使用参数输入导频子载波,设置为数值或布尔值 0 (错误)或 1 (真的).

  • 错误 (0)-输入数据自变量,X,可以包含关于导频子载波的嵌入信息,但是该块不给导频子载波分配索引。

  • 真的 (1)-块在*pilot*输入自变量中分配由*PilotCarrierIndices*属性指定的用于导频信号调制的子载波。

飞行员 — 导频子载波的位置索引

+ [12; 26; 40; 54] ( 默认情况下) | 列向量 | 矩阵 | 3D阵列

Details

导频子载波的位置索引,指定为列向量、矩阵或具有范围内元素整数值的数组

,

哪里:

  • -OFDM信号中的子载波总数,由*FFT长度*参数确定。

  • -由参数*防护带数*的值指定的左右防护带。

导频载波索引 可以分配相同或不同的子载波 对于每个符号和对于所有发射天线 .

*如果每个符号和发射天线的导频索引相同,则参数具有维度 由1。 *如果导频索引在字符上不同,则参数具有维度 . *如果接收信号被分配在几个发射天线上的单个符号,则该参数具有维 在1上 . *如果索引在字符数和发射天线数上不同,则参数具有维度 .

为了最小化到多于一个发射天线的传输之间的干扰,每个符号的导频索引对于所有天线必须是相互不同的。

依赖关系

若要使用此属性,请将*PilotInputPort*属性设置为 1.

周期长度 — 循环前缀的长度

+ 16(默认) | 一个正整数 | 向量字符串

Details

每个OFDM字符的循环前缀的长度被设置为正整数标量或包含OFDM字符元素的数量的字符串向量。 当将循环前缀的长度指定为:

  • 标量,标量 -循环前缀的长度对于跨越所有天线的所有符号是相同的。

  • 向量字符串 -循环前缀的长度可在字符之间变化,但在天线之间不变化。

窗口化 — OFDM字符间增加余弦窗函数的应用

+ 错误0(默认) | 真的1

Details

启用OFDM字符之间增加的余弦窗口功能,设置为数字或逻辑 0 (错误)或 1 (真的).

为了减少频谱过度生长引起的带外子载波的功率,使用窗口分离。

*窗口长度*是 余弦增加的窗口函数的长度

+ 1(默认) | 一个正整数

Details

将提升的余弦窗口函数的长度指定为正整数标量。

此值必须小于或等于*CyclicPrefixLength*属性中指定的循环前缀的最小长度。 例如,在具有循环前缀长度的四字符配置中 12, 14, 1618,*WindowLength*必须小于或等于 12.

依赖关系

要使用此属性,请将*Windowing*属性设置为 真的.

过采样因子 — 过采样系数

+ 1(默认) | 一个正整数

Details

的过采样系数,设置为正标量。 过采样系数必须满足这些约束。: *OversamplingFactor*by*FFTLength*的乘积必须是整数。 *OversamplingFactor*by*CyclicPrefixLength*的乘积必须是整数。

如果将*OversamplingFactor*设置为无理数,请指定小数值。 例如,用*FFTLength* 12 和*过采样因子* 4/3 它们的乘积等于整数 16. 然而,四舍五入 4/3 以前 1,333 安装*OversamplingFactor*时,会产生非整数产品 15,9960,从而导致错误。

NumSymbols — OFDM字符数

+ 1(默认) | 一个正整数

Details

时频网格中OFDM符号的个数,指定为正整数标量。

Numtransmitantennas — 发射天线数目

+ 1(默认) | 一个正整数

Details

用于发送OFDM调制信号的发射天线的数量作为正整数标量给出, 64.

方法

所有系统对象通用

步!::运行系统对象运算算法 释放!::允许更改系统对象属性的值 重置!::重置系统对象的内部状态

此外

算法

正交频分复用

OFDM属于多信道调制方案的一类。 由于在操作过程中可以同时传输多个载波,因此噪声不会像单频带调制那样影响OFDM。

OFDM通过将传输频带分解成若干相邻的单独调制的子载波,将高速数据流分成低速子载波。 这组并行和正交的子载波承载数据流,占用与宽带信道几乎相同的带宽。 通过使用窄正交子载波,OFDM信号在频率选择性信道中变得抗衰落并且消除来自邻近子载波的干扰。 字符间干扰(ISI)减少,因为具有较低数据速率的子帧具有比信道中扩展的延迟更长的字符持续时间。

该图像示出了OFDM波形中频域正交子载波的表示。

ofdm modulator 1

发射机一次对N个字符应用快速傅里叶逆变换(ifft)。 通常,IFFT的输出是N个正交正弦的和。:

π ,

哪里

  • -数据符号,

  • -OFDM字符时间。

Xk数据符号通常是复杂的,并且可以来自任何数字调制字母表(例如,QPSK、16-QAM、64-QAM等)。).

离散傅立叶变换的实现将ifft输出归一化为 .

子载波之间的距离为[Δf=1/T],保证了每个字符周期内子载波的正交性:

πππдля

OFDM调制器由串联-并联转换和分别对应于每个OFDM子载波的n个复数调制器组组成。

ofdm modulator 2

子载波分配、保护带和保护间隔

个别OFDM子载波被分配为数据、导频或空的子载波。

如这里所示,副载波被指定为数据、DC、导频或保护频带的副载波。

ofdm demodulator 2

*子载波传输用户数据。

*导频子载波设计用于信道评估。

*零频率子载波不传输任何数据。 没有数据的子载波提供中心子载波的零频率并且作为OFDM资源块之间的缓冲器。

**零频率的子载波是带索引的频带的中心

+ 如果值为 偶数。

+ 如果值为 奇怪的那个。

+ -这是OFDM信号中副载波的总数。

**保护频段作为相邻频段中相邻信号之间的缓冲,以减少频谱泄漏引起的干扰。

零频率子载波允许您针对特定标准(例如各种802.11、LTE、WiMAX格式)或自定义发行版模拟保护频带和零子载波的位置。 可以通过分配零子载波索引的向量来确定零子载波的位置。

与保护频带类似,保护间隔通过减少字符间干扰来保护OFDM中传输信号的完整性。

保护间隔的目的类似于保护条的目的。 可以模拟保护间隔以确保OFDM符号之间的时间分离。 保护间隔有助于在信号通过具有时间方差的信道之后保持字符间正交性。 保护间隔使用循环前缀创建。 插入循环前缀复制最后一个OFDM作为OFDM符号的第一部分。

ofdm demodulator 3

OFDM受益于使用循环前缀插入,只要时间方差不超过循环前缀的持续时间。

插入循环前缀会导致用户数据吞吐量的分数下降,因为循环前缀占用了本来可以用于数据传输的带宽。

增加余弦的OFDM窗口函数

具有增加余弦的OFDM的窗口函数应用[3]中描述的方法,通过在一个字符的最后样本和下一个字符的第一样本之间创建平滑过渡来限制频谱扩展。

尽管循环前缀在时域中创建保护周期以保持正交性,但是OFDM符号很少以与前一OFDM符号结束时相同的幅度和相位开始,这引起频谱扩展并且因此,由于互调 为了限制这种频谱扩展,可以使用循环后缀和具有增加余弦的窗口函数在最后一个字符样本和下一个字符的第一个样本之间创建平滑过渡。

若要创建循环后缀,该操作将添加第一个样本 )这个字符到这个字符的结尾。 但是,为了符合IEEE®802.11g标准,例如,操作不能任意延长字符。 相反,循环后缀应该在时间上重叠并有效地与下一个字符的循环前缀组合。 该操作在该重叠段中应用两个数学逆窗口函数。 具有增加的余弦的第一窗函数被应用于符号k的循环后缀并且在其操作期间从1减小到0。 具有增加的余弦的第二窗函数被应用于k+1符号的循环前缀并且在其操作期间从0增加到1。 这个过程确保了从一个角色到另一个角色的平稳过渡。

增加余弦的窗口函数, ,在时域中可以表示为:

π ,

哪里:

  • -OFDM符号的持续时间,包括保护间隔。

  • -窗口功能的持续时间。

通过设置窗口函数的长度来调整循环后缀的长度,而后缀的长度设置在从1到循环前缀的最小长度的范围内。 尽管windows的安装改善了频谱恢复,但这是由于由于保护带样本的值的变化来平滑码间跳变而导致保护带中的冗余度降低而导致的对多径衰落的抵抗力的

这些图显示了具有增加的余弦的窗口函数的应用。

ofdm modulator 3

文学作品

  1. Dahlman,E.,S.Parkvall和J.Skold。 "4G LTE/LTE-先进的移动宽带。"伦敦:爱思唯尔有限公司。, 2011.

  2. 安德鲁斯,J.G.,A.Ghosh和R.Muhamed。 "fundamentals的WiMAX。"Upper Saddle River,NJ:Prentice Hall,2007。

  3. 安捷伦科技有限公司,"OFDM扬余弦窗口",https://helpfiles.keysight.com/csg/n7617/Content/Main/ofdm_raised_cosine_windowing.htm…​

  4. Montreuil,L.,R.Prodan和T.Kolze。 "OFDM TX符号整形802.3bn",https://www.ieee802.org/3/bn/public/jan13/montreuil_01a_0113.pdf.Broadcom,2013。

  5. IEEE标准802.16-2017. "Part16:宽带无线接入系统的空中接口。"2018年3月。