信道编码及OFDM技术
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OFDM基带处理器芯片设计与FPGA实现OFDM(正交频分复用)技术是一种高效的多载波调制技术,常用于无线通信系统中,如Wi-Fi、4GLTE等。
OFDM技术通过将信号分割成多个不重叠的子载波,并在每个子载波上进行独立调制和解调,提高了传输效率和频谱利用率。
OFDM基带处理器芯片的设计与FPGA实现是实现OFDM系统的关键环节。
1.子载波生成和调制:OFDM系统中的信号由多个子载波组成,每个子载波上进行调制。
基带处理器芯片需要能够生成这些子载波,并进行调制。
通常使用快速傅里叶变换(FFT)来生成子载波,并在频域上进行调制,将数据映射到子载波上。
2.信道编码和解码:OFDM系统对信号进行差错控制,通常使用纠错编码技术,如卷积编码和RS编码。
基带处理器芯片需要实现这些编码和解码算法,以提高系统的可靠性和抗干扰性。
3.调制和解调算法:OFDM系统中使用的调制和解调算法有许多种,如QAM、PSK等。
基带处理器芯片需要实现这些算法,通过调制将数字信号转换为模拟信号,并通过解调将模拟信号转换为数字信号。
4.功率控制和均衡:OFDM系统中需进行功率控制,使各个子载波的功率尽可能平均。
此外,OFDM系统还需进行均衡处理,以消除信道带来的各种失真。
基带处理器芯片需要实现这些功能,保证系统的性能。
FPGA(现场可编程逻辑门阵列)是一种可编程数字逻辑电路的芯片,广泛应用于嵌入式系统领域。
FPGA可以通过编程来实现不同的数字逻辑电路,因此可用来实现OFDM基带处理器芯片。
使用FPGA实现OFDM基带处理器芯片有以下几个优势:1.灵活性:FPGA可以根据需要进行编程,可以实现不同的OFDM调制和解调算法。
与固定的硬件实现相比,FPGA具有更好的灵活性。
2.功耗低:FPGA芯片通常具有较低的功耗,可以满足OFDM系统对功耗的要求。
此外,FPGA也可以通过电源管理技术降低功耗。
3.高性能:FPGA具有较高的计算性能和数据处理能力,可以满足OFDM系统对实时性和吞吐量的要求。
前沿通信系统中的调制与信道编码一、前言前沿通信系统是目前通信领域中一个十分热门的课题,这类系统具有传输速率高、抗干扰能力强等优势。
而其中的调制与信道编码技术也是支撑这类系统能够高效工作的基础。
本文将对前沿通信系统中的调制与信道编码技术进行详细阐述,希望能够给想要了解这方面知识的人提供帮助。
二、调制技术调制技术主要针对数字信号,通过改变信号的某些属性来实现信息的传输。
其中最常用的调制方法为正交频分复用(OFDM)调制和多进制相移键控(M-PSK)调制。
1、OFDM调制OFDM调制是一种常用的无线通讯技术,它可以有效地提高信道中的数据传输速率。
OFDM调制的基本原理是将一个高速数据流分割成多个较低速率的子载波进行并行传输,利用相邻子信道的部分频带交迭实现高速数据传输。
具体过程如下:先将原始信号转为数字信号,然后使用IFFT 将数字信号变成具有多个不同频率的正弦波,再将每个正弦波进行调制,最后将多个子信道按照预定的方式组合起来发送。
OFDM调制的优点包括高速数据传输、良好的抗干扰能力和抗多径干扰能力。
2、M-PSK调制M-PSK调制是一种常用的数字调制方式,通过改变信号的相位来传输数字信息。
在M-PSK调制中,M表示相位数,如M=2时,就是2-PSK调制,M=4是4-PSK调制。
M-PSK调制的原理如下:将数字信息转换成离散的相位,然后使用正弦波(或余弦波)来进行调制,调制后的信号可以使用低通滤波器进行滤波和解调。
M-PSK调制的优点在于可以在有限的带宽下传输更多的信息,提高了数据传输效率。
三、信道编码技术信道编码技术主要是为了解决信道中噪声和干扰带来的影响,保障信息的可靠传输。
当前比较流行的信道编码技术包括卷积码和Turbo码。
1、卷积码卷积码是一种比较常用的错误纠正码,它的基本原理是在信道输入数据上进行编码,然后将编码结果传输到信道中,在接收端进行解码。
在解码时,可以通过是正向误差纠正(FEC)或反向误差纠正(BEC)的方式来修正误码率(BER)。
COFDM是编码正交频分复用OFDM就是正交频分复用COFDM是OFDM与信道编码技术的结合,可以降低误码率。
在地面数字电视传输标准中,在GB和DVB-T中都是规定用COFDM来调制的。
ATSC标准中使用8VSB调制。
下文载录:COFDM在电视转播车的应用,作者是我的同事。
电视转播车作为一个移动的电视转播和制作系统,具有方便和灵活的特点。
而由于转播现场环境限制,有时候不能满足电视转播的需要。
譬如:在直播中需要看到的接收回传信号由于现场没有线路而常常看不到。
由于地形限制(太高或太远),个别摄像机的电缆去不到而影响了转播效果。
而一直以来模拟微波技术都无法克服多径反射及遮挡所带来的困扰,而且只能进行点对点的传输。
在一些场合,如:体育赛场,马拉松竞赛,汽车摩托车赛等,要想实时传送,需要十分复杂的微波系统,小心的设计和操作也不能保证完美的图像。
直到COFDM技术的出现。
为了解决这些问题,我们利用COFDM技术,在转播车上配备了可移动的无线接收电视和无线摄像机,提高了节目制作的灵活性。
那什么是COFDM呢?一. COFDM的原理OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。
无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且各子载波并行传输。
这样,尽管总的信道是非平坦的,具有频率选择性,但是每个子信道是相对平坦的,在每个子信道上进行的是窄带传输,信号带宽小于信道的相应带宽,因此就可以大大消除信号波形间的干扰。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交,它们的频谱是相互重叠的,这样不但减小了子载波间的相互干扰,同时又提高了频谱利用率。
COFDM是OFDM与信道编码的结合,而OFDM是一种多载波调制方式,其基本思想是把高速率的信息流通过串/并变换,转换成低速率的N路并行数据流,然后用N个相互正交的载波进行调制,将N路调制后的信号相加即得发送信号。
关于OFDM(正交频分复用)通信技术浅析2009年5月18日通信世界网评论:2条查看我来说两句OFDM(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)正交频分复用作为一种多载波传输技术,主要应用于数字视频广播系统、MMDS (multichannelmultipointdistributionservice)多信道多点分布服务和WLAN 服务以及下一代陆地移动通信系统。
一、OFDM基础OFDM是多载波数字调制技术,它将数据经编码后调制为射频信号。
不像常规的单载波技术,如AM/FM(调幅/调频)在某一时刻只用单一频率发送单一信号,OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽。
传统的FDM(频分复用)理论将带宽分成几个子信道,中间用保护频带来降低干扰,它们同时发送数据。
例如:有线电视系统和模拟无线广播等,接收机必须调谐到相应的台站。
OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。
由于使用无干扰正交载波技术,单个载波间无需保护频带。
这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外,OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。
为获得最大的数据吞吐量,多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
应用OFDM来克服码间串扰和邻频干扰技术可以追溯到上世纪60年代中期。
然而,长久以来OFDM的实际应用受限于快速富里叶变换器的速度和效率。
如今,高性能PLD(可编程逻辑器件)技术的成熟造就了OFDM 现阶段的应用。
现代单载波调制方式如积分幅度调制(QAM)或积分移相键控调制(QPSK),结合了基本的调幅、调频、调相技术来提供更高的噪声抑制和更好的系统吞吐量。
利用增加的复杂调制技术要求有高性能的数字逻辑,但也允许系统构造者获得更高的信噪比和接近先农限制的频谱有效性。
二、OFDM的应用最近,OFDM已于几例欧洲无线通信应用中被采用,如ETSI标准的数字音频广播(DAB)、陆地数字视频广播(DVB-T)。
OFDM技术介绍-原理、特点、发展、应用现状与前景秦连铭(中国矿业大学(北京)信息工程研究所 100083 )摘要:OFDM技术是一种多载波调制技术,最初用于军事通信,由于采用DFT实现多载波调制,同时LSI 的发展解决了IFFT/FFT的实现问题以及其他关键技术的突破,OFDM开始向诸多领域的实际应用转化,现在成为一种很有发展前途的调制技术。
本文首先分析了OFDM的基本原理,并说明其技术优点和缺点,然后提及有关OFDM技术发展方面的一些信息。
现在,OFDM在许多领域取得成功应用,这里对有关无线局域网中的OFDM应用现状作了简要说明,对OFDM的应用前景也作了展望。
关键词:正交频分复用(OFDM);原理;特点;发展;应用中图分类号:TN911.3文献标识码:A1.引言正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字通信技术,它由多载波调制(MCM)技术发展而来,其显著特点是其利用的各子载波均为相互正交的,而一般的MCM技术可以是更多的子载波划分方法,这种技术在有线通信中通常称为离散多音调制(DMT)。
OFDM 调制技术的出现为实现高效的抗干扰调制技术和提高频带利用率开辟了一条的新路径,它的应用起源于20世纪50年代中期,首先应用于军事通信系统中,但因其设备结构复杂,限制了进一步发展。
20世纪70年代,人们提出了采用离散傅立叶变换(DFT)、快速傅立叶变换(FFT)实现多载波调制,使OFDM的实际应用成为可能。
20世纪80年代以来,大规模集成电路技术的发展解决了FFT的实现问题,随着DSP芯片技术的发展,格栅编码(TrellisCode)技术、软判决技术(SoftDecision)、信道自适应技术等的应用,OFDM技术开始从理论向实际应用转化。
20世纪90年代,OFDM开始被欧洲和澳大利亚应用于广播信道的宽带数据通信、数字音频广播(DAB)、高清晰度数字电视(HDTV)和无线局域网(WLAN)等。
此外,还由于其具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力,也被看作第4代移动通信的核心技术之一。
多路径误差是指在无线通信中,由于信号在传播过程中经过多个路径到达接收端,这些路径的信号可能会相互干扰,导致接收到的信号失真。
为了减弱多路径误差,可以采取以下方法:1. 增加发射功率:提高发射端的功率可以增加信号的覆盖范围,从而减少多路径效应的影响。
2. 使用定向天线:定向天线可以将信号集中在某些方向上,从而减少其他方向上的多路径效应。
3. 采用分集技术:分集技术是将多个接收到的信号进行合并,以减小多路径误差的影响。
常见的分集技术有空间分集、频率分集和时间分集。
4. 信道编码:通过信道编码可以提高信号的抗干扰能力,从而减小多路径误差的影响。
5. 选择合适的传输频率:选择具有较低多径传播特性的频率可以减少多路径误差的影响。
6. 使用自适应滤波器:自适应滤波器可以根据信号的变化自动调整滤波器的参数,从而减小多路径误差的影响。
7. 基站选址和布局优化:合理选择基站的位置和布局可以减少多路径效应的影响。
例如,将基站设置在地形较高的地方,可以减少地面反射对信号的影响。
8. 使用MIMO技术:MIMO(Multiple-Input, Multiple-Output)技术是一种利用多个发射和接收天线进行数据传输的技术,可以有效地减小多路径误差的影响。
9. 采用OFDM技术:OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是一种将高速数据流分成多个低速数据流进行传输的技术,可以有效地减小多路径误差的影响。
10. 采用CDMA技术:CDMA(Code Division Multiple Access)技术是一种将多个用户的数据信号进行编码后同时传输的技术,可以有效地减小多路径误差的影响。
无线通信中的OFDM技术OFDM技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种现代无线通信技术,它采用多载波技术,将一个高速数据信号分成多个低速子信号,每个子信号在不同的载波上传输,从而提高了传输效率和可靠性。
该技术已广泛应用于数字电视、无线局域网、移动通信等领域。
一、OFDM技术原理OFDM技术的核心是将一个宽带信号分成多个窄带子信号,每个子信号通过正交调制技术发送到接收端。
OFDM技术将宽带信号分成N个子载波,每个子载波都有自己的频率,并且互相正交。
这样设计可以避免子载波间的干扰,提高了通信的可靠性。
OFDM技术的实现需要采用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)和FFT(Fast Fourier Transform)技术,将时域数据转换为频域数据或者将频域数据转换成时域数据。
在发送端,数据通过一个8位并行输入处理部件(FIR)经过FFT送到调制器中并通过一定的加突变调制方式形成的调制符号直接输出到DA转换器,由DA转换器的输出产生一个调制过载波,然后经过增益器加权放大,最后输出到带天线的OFDM系统中。
在接收端,接收信号经过由AGC调节的增益器得到的信号送入保护过滤器,然后通过一个FFT送入解调器解调,并进行载波同步,从而得到信息帧。
这样实现了高速数据传输。
二、OFDM技术优点(1)抗干扰性能好OFDM技术采用多载波技术,每个载波之间正交,能将干扰信号分散到各个载波上,减轻其对数据传输的影响,提高了系统的抗干扰性能。
(2)提高频带利用率OFDM技术采用频分复用技术,可以将带内的资源分配得更加充分,提高了频带利用率。
(3)提高传输效率OFDM技术采用多个子载波传输数据,可以在一个时间周期内传输更多的数据,从而提高了系统的传输效率。
(4)增加数据传输可靠性OFDM技术在传输过程中采用串扰均衡等方式来降低多径传播带来的影响,并且对于严重多径信道 OFDM技术可以采用信道估计和均衡以提高传输的可靠性。
4G移动通信传输关键技术及应用优势4G移动通信传输关键技术指的是在4G移动通信系统中,实现高速数据传输和优质通信质量所必需的技术。
以下是4G移动通信传输关键技术的一些主要方面:1. 正交频分复用技术(OFDM):OFDM技术可以将传输信道分成多个较窄的子信道,每个子信道都使用不同的频率进行传输,从而提高信道利用率和数据传输速率。
2. 具有多输入多输出(MIMO)技术:MIMO技术利用多个天线进行数据传输和接收,可以提高信号覆盖范围和传输速率,并减少信号传输的干扰和衰减。
3. 高级的调制解调器:4G系统采用16QAM和64QAM等高级调制解调器,可以在较小的带宽内传输更多的数据,提高数据传输速率。
4. 高效的信道编码和解码技术:4G系统采用具有较高纠错性能的调制编码技术,能够减少数据传输时的错误率,提高数据传输的可靠性。
5. 快速数据调度和分配技术:4G系统采用智能数据调度和分配算法,能够根据用户需求和网络状况,合理分配网络资源,优化数据传输效率。
1. 高速数据传输:4G系统的传输速率比3G系统提高了数倍,可以支持更高的数据速率,满足用户对高速数据传输的需求,实现更快的下载和上传速度。
2. 较低的时延:4G系统采用了较低的传输时延,可以实现更快的网络响应速度,提高了用户对实时通信和互动游戏等应用的体验。
3. 更稳定的信号覆盖:4G系统采用了MIMO技术和智能分集技术,能够提高信号覆盖范围和传输质量,减少信号传输的干扰和衰减,提高网络的稳定性。
4. 多媒体传输的支持:4G系统支持高清视频播放、视频通话和在线游戏等多媒体应用,能够实时传输大容量的多媒体数据,提供更丰富和高质量的服务。
5. 更好的移动性支持:4G系统采用了智能的信道切换和快速数据调度技术,能够实现无缝切换和平滑漫游,提供更好的移动性支持,保证用户在移动状态下的通信质量。
4G移动通信传输关键技术的应用优势可以提供更快速、更稳定和更高质量的数据传输服务,满足用户对高速数据传输和多媒体应用的需求,推动移动通信技术的发展。
dtmb 技术指标DTMB技术指标DTMB(Digital Terrestrial Multimedia Broadcast)是数字地面多媒体广播技术的缩写,它是中国自主研发的一种数字广播和电视传输标准。
DTMB技术指标是评估DTMB系统性能和质量的重要指标,本文将对DTMB技术指标进行详细介绍。
1. 调制方式DTMB采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制方式,具有抗多径干扰能力强、传输效率高的特点。
OFDM将信号分成多个子载波进行并行传输,有效地提高了信号的传输效率和抗干扰能力。
2. 信道带宽DTMB系统的信道带宽为6MHz,其中5.57MHz用于视频和音频传输,剩余的0.43MHz用于数据传输。
这样的信道带宽可以满足高清视频和立体声音频的传输需求。
3. 调制码率DTMB系统的调制码率为5/6,即每个OFDM符号传输5个信息位。
调制码率的选择要兼顾传输效率和信号质量,5/6的调制码率在保证传输效率的同时,能够提供较好的信号质量。
4. 保护间隔DTMB系统的保护间隔是指在不同传输路径上的信号之间设置的时间间隔,用于减少多径干扰对信号的影响。
DTMB系统采用1/32的保护间隔,能够有效降低多径干扰引起的码间干扰和图像抖动。
5. 调制误码率DTMB系统的调制误码率是评估信号传输质量的重要指标,通常以前向误差纠正(Forward Error Correction,FEC)的方式进行测量。
DTMB系统采用了LDPC(Low Density Parity Check)编码和RS (Reed-Solomon)编码进行前向纠错,能够有效提高信号的传输可靠性。
6. 信道编码率DTMB系统的信道编码率是指在信道编码过程中,有效信息位与编码后的比特数之间的比值。
DTMB系统采用了0.4的信道编码率,这个编码率能够在保证传输质量的同时,提高信道利用率。
无线通信中信道编码与调制技术的研究与改进无线通信技术在现代社会中起着重要的作用,而信道编码与调制技术则是无线通信中的关键技术之一。
信道编码和调制技术的研究和改进对于提高无线通信系统的性能和可靠性至关重要。
本文将探讨无线通信中信道编码与调制技术的研究进展,并介绍相关的改进方法。
首先,我们来了解信道编码技术。
在无线通信系统中,信道编码被用于提高数据传输的可靠性和容错能力。
一种常见的信道编码技术是前向纠错码 (FEC)。
FEC通过在发送端对数据进行编码,在接收端对接收到的数据进行解码,从而实现对传输过程中的误码进行纠正和恢复。
常用的FEC编码技术包括卷积码和LDPC码。
卷积码是一种线性时不变系统,能够有效地纠正传输过程中的比特误差。
它的编码过程相当于一个移位寄存器的状态转移图,通过在状态转移图中选择合适的路径来实现数据的编码。
而LDPC码是一种分布式矩阵码,具有良好的纠错性能。
它通过稀疏矩阵的乘法运算来实现编解码过程,因此能够在较低的复杂性下实现高性能的纠错能力。
然而,尽管卷积码和LDPC码在无线通信中被广泛使用,但它们仍然存在一些改进的空间。
近年来,研究人员提出了一些改进的信道编码技术。
例如,迭代解码技术结合了多个码字的解码结果,通过迭代计算的方式来进一步提高纠错能力。
另外,混合编码技术将不同的编码算法结合起来,取长补短,以提高系统的性能。
这些改进的技术使得信道编码在无线通信中具有更高的纠错能力和更好的性能。
接下来,我们将关注调制技术在无线通信中的应用。
调制技术是将数字信号转换成模拟信号或电磁波的过程。
它在无线通信系统中起着将信息从源到目的地传输的关键作用。
常用的调制技术包括调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。
然而,随着无线通信系统的发展,需要更高的传输速率和更好的抗干扰能力。
为了满足这些需求,研究人员提出了一些改进的调制技术。
其中,多级调制技术是一种常见的改进方法。
多级调制技术将多个低阶调制信号通过并行处理的方式组合起来,从而实现更高的传输速率。
OFDM在光纤通信中的卷积编码的研究一、实验工具:Mathworks Matlab二、实验目的:掌握信道编码,卷积编码的编码与解码方式,熟练操作Matlab 软件;三、实验要求:1、Matlab 完成简单的OFDM 信号的产生与解调程序;2、信道编码采用卷积编码,解码采用维特比译码;3、OFDM 符号采用QPSK 映射方式;4、采用不同的编码速率进行编码,如:1/3, 1/2, 5/8, or 3/4;5、在AWG 信道下,比较卷积编码的OFDM 系统的误比特率性能;6、具体的编码要求,见参考文献pp55-59。
五、实验内容3.1 OFDM3.1.1 OFDM基本原理OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。
无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制信号带宽小于信道的相应带宽,因此就可以大大消除信号波形间的干扰。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交,它们的频谱是相互重叠的,这样不但减小了子载波间的相互干扰,同时又提高了频谱利用率。
OFDM 的基本思想是把高速率的信源信息流通过串并变换,变换成低速率的N 路并行数据流,然后将这N 路数据流分别调到N 个相互正交的子载波上,再将N 路调制后的信号相加即得发射信号。
3.1.2、OFDM 调制原理框图其主要思想是: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。
wifi物理层信道编码
Wi-Fi物理层信道编码是指在Wi-Fi通信中用于在无线传输介质上编码和调制数据的技术。
Wi-Fi物理层信道编码采用了多种技术来实现高效的数据传输和抗干扰能力。
首先,Wi-Fi物理层信道编码使用了多种调制方式,包括正交频分复用(OFDM)和正交频分复用的变种(例如OFDMA)。
这些调制方式允许Wi-Fi系统在频域上将数据分割成多个子载波,从而提高频谱利用率和抗多径衰落的能力。
其次,Wi-Fi物理层信道编码还采用了多种纠错编码技术,例如卷积码和LDPC码。
这些编码技术可以在数据传输过程中引入冗余信息,从而使接收端能够检测和纠正传输过程中出现的错误,提高了数据传输的可靠性和稳定性。
此外,Wi-Fi物理层信道编码还利用了自适应调制和编码技术(AMC),根据无线信道的质量和条件动态调整调制方式和编码率,以实现更高的数据传输速率和更好的覆盖范围。
总的来说,Wi-Fi物理层信道编码通过多种技术手段实现了高
效的数据传输和抗干扰能力,为无线通信提供了稳定可靠的物理层支持。
OFDM技术概述及其研究意义1 OFDM技术概述1.1 OFDM技术发展历史1.2 OFDM技术的主要优点1.3 OFDM系统中信道估计的研究现状2研究意义1 OFDM技术概述1.1 OFDM技术发展历史正交频分复用是一种特殊的多载波调制技术。
而多载波调制技术是20世纪60年代研究人员针对宽带数字通信的要求提出的。
数字通信中,如果发射信号的带宽超过了信道相关带宽,信号通过信道时将经历频率选择性衰落,信道呈现出频率选择衰落特性,我们称信道呈现出频率选择特性的数字通信为宽带数字通信。
在宽带数字通信中,如果使用单载波调制方式,并且接收端没有采用相应的均衡处理消除频率选择性衰落,系统性能将严重恶化,甚至失去通信能力。
而系统采用的信道均衡方法在复杂度与性能之间不容易很好地折衷。
为此上个世纪60年代,研究人员提出了与单载波调制方式相对应的多载波调制方式,具体方法是将发射的高速数据流分配为多个低速的支数据流在多个载波上独立并行的传输,每个支数据流独立占用一个子载波,但系统共占用的带宽将小于信道相关带宽,从而各支数据流的信号经过信道将经历平坦衰落,各符号间也不存在码间干扰(ISI),多载波系统采用复杂度相对较低的信道均衡措施就能够很好的消除子载波上的平坦衰落,并且得到很好的传输性能。
同时,多载波系统可以通过信道编码充分利用频率分集增益。
在使用多载波技术进行并行数据传输的发展过程中,研究人员提出了三种典型的方法对系统所占频带进行子载波划分。
每一种划分方法之间最大的区别是在各个子载波上发射的信号功率谱之间是否存在重叠与重叠程度,从系统频谱利用率的角度分别将三种子载波分割方法描述如下。
第一种方法是使用传统的成型滤波器完全分割子载波上发射信号的功率谱,将系统占用的整个频带分割为N个子载波,功率谱完全独立,并且互相不交叠。
这种方法来源于传统的频分复用技术。
为了减小或者消除各个子载波之间的相互干扰,按照传统的频分复用技术要求,各个子载波之间必须存在一定宽度的保护带宽,保护带宽的存在限制了系统频谱利用率的提高。
5G技术的信道编码与调制技巧随着信息时代的快速发展,人们对于通信技术的需求也越来越高。
为了满足人们对更快速、更稳定、更可靠的通信需求,5G技术应运而生。
作为第五代移动通信技术,5G技术在信道编码与调制方面有着独特的技巧和方法。
一、信道编码信道编码是指在数据传输过程中,对原始数据进行编码处理,以提高传输的可靠性和效率。
在5G技术中,信道编码起到了至关重要的作用。
1. 低密度奇偶校验码(LDPC)LDPC码是一种能够实现接近香农极限的编码技术。
在5G技术中,LDPC码被广泛应用于物理层的信道编码。
它具有编码效率高、译码性能优秀等特点,能够有效地提高信号传输的可靠性。
2. 极化码极化码是一种新型的信道编码技术,它通过对信道进行分解,将原始数据编码为一系列的比特,从而提高信号的传输效果。
在5G技术中,极化码被用于高速数据传输和大容量存储等方面,能够有效地提高信号的传输速率和稳定性。
二、调制技巧调制技巧是指将数字信号转换为模拟信号的过程,以便在信道中传输。
在5G 技术中,调制技巧的选择对于信号的传输质量和速率起着重要的影响。
1. 正交频分复用(OFDM)OFDM技术是5G技术中常用的调制技巧之一。
它将高速数据流分割成多个较低速的子载波进行传输,能够有效地提高信号的抗干扰能力和传输速率。
2. 多输入多输出(MIMO)MIMO技术是一种利用多个天线进行信号传输和接收的技术。
在5G技术中,MIMO技术能够通过多个天线同时传输多个数据流,从而提高信号的传输速率和可靠性。
3. 波束赋形波束赋形是一种通过调整天线的辐射模式来控制信号传输方向的技术。
在5G技术中,波束赋形能够将信号的能量聚焦在特定的方向上,从而提高信号的传输距离和可靠性。
三、信道编码与调制技巧的应用信道编码与调制技巧在5G技术中有着广泛的应用。
1. 提高信号传输速率通过采用高效的信道编码和调制技巧,5G技术能够实现更高的信号传输速率。
这使得人们能够更快地进行数据传输和通信,满足了大数据时代的需求。
第二章OFDM系统的基本介绍 (5)2.1OFDM的基本原理 (5)2.1.1 OFDM的产生和发展 (6)2.1.2 DFT的实现 (7)2.1.3 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 (8)2.1.4 子载波调制与解调 (10)2.2OFDM系统的优缺点 (11)2.3OFDM系统的关键技术 (11)第三章OFDM系统仿真实现 (13)3.1OFDM信号的时域及频域波形 (13)3.2带外功率辐射以及加窗技术 (15)3.3在不同信道环境和系统不同实现方式下的仿真 (18)3.3.1 调制与解调 (18)3.3.2 不同信道环境下的系统仿真实现 (20)3.3.3 系统不同实现方式的仿真实现 (22)第四章OFDM系统的仿真结果及性能分析 (23)4.1不同信道环境下的误码特性 (23)4.2不同系统实现方式下的误码特性 .........................................................................................OFDM作为一种可以有效对抗ISI的高速传输技术,引起了广泛关注第二:对传统的频分复用(FDM)系统而言,传播的信号需要在两个信道之间存在较大的频率间隔即保护带宽来防止干扰,这降低了全部的频谱利用率;然而应用OFDM 的子载波正交复用技术大大减少了保护带宽,提高了频谱利用率。
如图2-1。
在早期时候,正交频分复用(OFDM)系统中,各子载波采用正交滤波器将信道分成多个子信道,但要用很多的滤波器,尤其是当路数增多的时候。
1971年,Weinstein及Ebert等将DFT 应用在多载波传输系统中,从而很方便地实现了多路信号的复合和分解。
OFDM系统的一个重要优点就是可以利用快速傅立叶变换实现调制和解调,从而大大简化系统实现的复杂度。
图 2-1 FDM 与OFDM 带宽利用率的比较接收端进行发送端相反的操作,将RF 信号与基带信号进行混频处理,并用FFT 变换分解频域信号,子载波的幅度和相位被采集出来并转换回数字信号。
通信电子中的信道编码技巧通信电子是现代社会的重要组成部分,无论是商用通信、军事通信还是普通用户间的通信,都需要信道编码技巧来保证信息能够有效地传输。
本文将介绍一些通信电子中常用的信道编码技巧。
一、前向纠错编码前向纠错编码是一种在传输过程中利用冗余信息进行错误校正的技术。
传统的前向纠错编码方法主要有海明码、循环冗余校验码、卷积码等。
海明码是一种通过添加校验位的方式来实现前向纠错的编码技术。
编码过程中,将原数据分成若干份,每份中加上一定数量的校验位。
当数据传输时,接收端会根据校验位来检测数据有没有错误,并尝试进行错误的纠正。
循环冗余校验码和卷积码则是利用二进制码的定理构造出一系列编码多项式,通过把信息编码成多项式并通过传输,接收端对接收到的多项式进行解码,从而检测出和纠正错误。
二、调制编码调制编码是一种将数字信号转换成模拟信号的技术。
在数字通信中,数字信号会被传输成为模拟信号,具体的传输方式有模拟调制、频移键控调制、正交振幅调制等。
其中最常用的是正交振幅调制(QAM)和正交频分复用(OFDM)。
QAM是一种将数字信号转换为模拟信号的技术。
其原理是根据载波的不同相位和不同幅度来表示数字信号,从而传递数字信息。
OFDM则是一种通过将原始数字信号切分成多子载波模块来传输数字信息的技术。
OFDM通过将原始信号写成多个小信号的形式,在有噪声的环境下更容易传输。
三、分组处理编码分组处理编码是一种对数据进行分组处理,降低误码率的技术。
这种编码技术可以通过不同的方式进行实现,例如Turbo编码、LDPC编码等。
Turbo编码是一种将原始数据分割成小块进行编码的技术。
其编码的原理是,在编码一个块时,使用另一个块的信息进行相互校验,从而降低误码率。
LDPC编码则是利用矩阵乘法实现对数据进行编码,并在解码时进行矩阵逆乘法,从而实现数据的重构。
四、压缩编码压缩编码是一种通过压缩数字信息来降低传输中所需要的带宽的技术。
其原理是把数据压缩成尽可能小的形式,使得传输所需的带宽最小化。
无线网络中的多天线技术和信道编码随着现代社会信息化的不断推进,无线网络也变得越来越重要。
对于无线网络的通信效率,技术的发展是不可或缺的。
目前,多天线技术和信道编码技术已经成为无线网络中的重要技术手段,本文将从技术原理、应用场景、未来发展等多个方面进行探讨。
一、多天线技术多天线技术,又称为MIMO(Multiple-Input Multiple-Output),指的是在无线信号传输中,发送端和接收端都配备有多个天线,以此提高信号传输的效率和质量。
多天线技术的核心是将信号分成多个分支,从而让多个天线同时发送或接收信息。
这样,不仅可以提高了无线信号的传输率,还可以降低误码率。
在多天线技术应用中,需要涉及到信号的合并与分离,通常可以通过矩阵运算来实现,这样便可以将多个信号合并成一个信号,或者将一个信号分解成多个信号。
同时,由于多天线技术可以利用空间多样性的特性来提高信噪比,从而提升信号的传输质量,因此在无线网络中得到了广泛的应用。
二、信道编码技术信道编码技术指的是将数据进行编码,并在传输时添加冗余信息进行校验,以此保证数据传输的完整性和准确性的技术。
信道编码技术的本质是在发送端对数据进行处理,使其在传输过程中具备纠错能力,即使在传输过程中出现一些瑕疵也能保证数据的正确性。
应用场景很多,基本上所有的无线通信系统都需要信道编码技术,包括数字电视、移动通信、卫星通信等。
在具体应用中,还需要考虑各种不同的因素,例如,需要保证不同编码技术相互兼容,同时能够适应不同的传输分辨率,以及能够支持异构系统的互联等。
三、多天线技术和信道编码技术的结合多天线技术和信道编码技术是可以结合使用的。
因为在实际应用中,如果只使用单一的技术手段,可能会存在一些显性或隐性的问题。
例如,多天线技术可以提高信号传输的效率和质量,但在实际传输过程中,如果信号出现了一些问题,例如噪声干扰等,还是会导致传输出现问题。
因此,为了进一步提高无线网络的通信质量和可靠性,结合使用多天线技术和信道编码技术是很有必要的。
信道编码及OFDM技术
【摘要】:信道编码技术在巩固OFDM下一代移动通信的核心技术的位置上处于重要的位置。
本文简单介绍OFDM系统的一些基础知识,对于信道编码技术应用进行研究,主要以汉明码、卷积码、LDPC码作为研究重点。
【关键词】:信道编码;卷积码;汉明码;LDPC码;OFDM
1前言
现今无线通信产品的普及使得OFDM在移动通信信道中是迅速的发展。
学者越来越多的专攻多载波调制技术,很多的实验将OFDM与交织技术、信道编码技术等技术相结合。
2信道编码的简单介绍
数字通信系统框图如图所示。
为克服传输过程中各种各样的干扰,往往要人为加入一些冗余度,使其具有自动检错或检错能力,这种能力由纠(检)错编码器完成。
在此模型中,信道包括发动机、传输媒质和接收机在内的,信道是编码信道,其输入和输出是二(多)进制数字序列。
在接收端由纠(检)错解码器最大限度的恢复信源信息,并传递给信宿做后继处理。
信道编码是在控制序列中增加在发送端发送的信息序列中被称为监督码元的一些编码元素,从而在接收机中发现传输过程是错误的或正确的。
由于实际信道中噪声和干扰,信道传输后发送码字和接收码字之间的差称为差错。
信道编码的目的是提高通信系统的传输质量。
如图所示,通过纠错差错控制的方法,提高了通信系统的可靠性。
本文侧重于卷积码、汉明码和LDPC码。
卷积码通常适用于前向纠错,性能优于分组码,操作简单。
卷积码中的编码的n个符号不仅与K信息的当前输入有关,而且与已经输入的一些信息有关。
汉明码是一种线性分组码,可以纠正单个
错误并充分利用监督比特。
汉明码在发送的消息流中插入验证码以检测和纠正单
个比特错误。
2.1 卷积码
就[n,k]线性分组码而言,不同的分组是独立编码的。
它通常适用于前向纠错。
它的性能比分组码好,操作简单。
卷积码通常由[n,k,L]表示,其中n是
输出码字,k是输入比特信息,L是约束长度,也称为存储深度。
在对卷积码进
行解码的过程中,不仅从当前接收到的码组中提取解码信息,而且从该时刻之前
和之后接收到的码组中提取相关信息(整个接收码序列)。
卷积码广泛用于通信
系统中。
在分组码中,在任何给定的时间段内,编码与分组码不同。
卷积码中的编码
的n个符号不仅与当前分段中的k条信息相关,而且与前面(N-1)分段中的信
息相关。
这意味着在编码层中,码元素相互包含并相互制约。
因此,这N次中的
符号数nN通常被称为这种代码的约束长度。
卷积码的纠错能力随着N的增加而
增加。
在编码器复杂度相同的情况下,卷段码的性能优于分组码,具有记忆能力。
另一个区别是分组码具有严格的代数结构,但卷积码尚未找到如此严格的数学手
段可以将纠错性能和代码结构非常有规律地联系在一起。
目前,大多数实验室都
是用电脑来寻找出色的码。
2.2 汉明码
汉明码是线性分组码,用来校正单个误差,具有非常简单的编码和译码电路,并且易于实现。
因此,它是工程中常用的纠错码。
在计算机的操作中,数据在存储过程中可能出现错误。
为及时检测和纠正错误,原始数据通常可以被配置为汉明码。
作为第一个用于纠错的线性分组码,汉
明码可以检测到两个错误,并纠正一个错误的纠错码。
假设要检测的二进制码是
n位,为了使其具有纠错能力,需要添加k位检测位来形成n+k位码。
汉明码也是一种多(双工)奇偶校验系统,它以逻辑形式对信息进行编码,
以便检测和纠正错误。
在汉明码中使用的所有传输码字由原始信息和额外奇偶校
验位组成。
这些奇数比特中的每一个被编码在发送码字的特定比特位置中。
当正确地执行时,系统可以分离错误的数字,无论是在原始信息位还是在额外的监视位中,系统都可以做到。
2.3 LDPC码
使用LDPC长码可以实现Turbo码的性能,与Turbo码相比,LDPC码具有更高质的特性,具有简单描述、译码复杂度低、实用灵活等特点。
LDPC码是一个具有奇偶校验矩阵的线性分组码,它是一个稀疏矩阵,它通过生成矩阵G(即码字序列)将信息序列映射到传输序列。
对于生成矩阵G,存在奇偶校验矩阵H,并且所有码字序列C形成H的零空间。
构造二进制LDPC码实际上是寻找一个稀疏矩阵H作为该码的校验矩阵。
基本方法是用1替换全零矩阵的一小部分,以便被替换的矩阵具有行,每列具有所需数量的非零元素。
如果要使构造出的码可用,则必须满足:无短环,无低码重码字,码间最小距离要尽可能大。
3 OFDM技术简介
OFDM技术是由频分复用技术发展而来的,是一种将多个基带信号叠加到不同频率载波上的复合信号复用技术。
OFDM是一种与种子载波正交且部分混合的多载波调制技术。
主要思想是将数据流转换成N通道中低速的子数据流,然后分别调制成N路的副载波。
最后进行了并行传输。
因此,具有宽带频率选择性的信道被划分为N个窄带平坦衰落信道,并且子带的带宽远小于无线信道的相干带宽,并且其抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力增强。
它非常适合于高速无线数据传输。
OFDM和FDM的主要区别在于OFDM的子载波是正交重叠的。
由于每个载波的峰值频谱对应于其它载波的过零点,OFDM技术是FDM频谱利用率的两倍以上,通过插入保护间隔可以有效地减少码间干扰。
3.1 OFDM基本原理
在发送端,首先对信源产生二进制比特流进行信道编码、交织和数字调制,然后依次经过串/并转换和离散傅里叶反变换运算。
并行数据转换为串行数据,
保护间隔用于形成OFDM符号并完成OFDM调制,然后发送终端。
接收端进行OFDM 解调,先移除相应的保护间隔,再经过串并变换、FFT、并串变换,完成OFDM解调,最后进行数字解调,经过信道译码后输出二进制数据比特流。
3.2 OFDM系统中的编码技术
通过信道编码的方式,利用宽带信道的频率分集,利用由高信噪比和高子信道传输的数据恢复低信噪比子信道传输的数据,可以提高系统的性能。
但是由于深衰落的影响,一些子信道可能被完全淹没和整个系统的误码率。
(BER)将变得非常高。
所以需要选择适当的信道编码技术,对所有子信道的数据进行联合编码,从而得到极好的差错性能。
由于OFDM性能使得编码调制技术获得很好地结果,信道编码按照一定的规则向数据流中添加冗余数据,然后信道编码后的信号具有一定的抗干扰能力,最终传输出除去信道中各种干扰和影响的数据,而且编码技术可以恢复那些频率分量减弱部分的数据。
所以信道编码的纠错能力跟编码的冗余度和复杂度有关。
OFDM中常用的信道编码技术有汉明码、卷积码、LDPC码等,各信道编码技术都有其优势、劣势,根据实际的情况,选择不同码进行应用。
4结束语
为克服信道频率的选择性衰落,利用保护间隔,最大幅度地减小和消除码间串扰的影响,信道编码技术与OFDM需要进行合作使用。
信道编码技术和OFDM技术都是关键技术,在5G时代,二者结合的技术研究处于很重要的地位,其相关技术的研究同样有很重要的理论意义和实用价值。
参考文献
[1]张水英.通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京:人民邮电出版社,2012年.
[2]曹志刚.通信原理与应用——基础理论部分[M].北京:高等教育出版社,2015年.
[3]别志松.信息与通信系统仿真[M].北京:北京邮电大学出版社,2010年.
[4]汪裕民.OFDM关键技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2007年.
[5]于学明. LDPC码的研究及其在OFDM系统中的应用[D]. 哈尔滨工程大学, 2011.
[6]杨柳佟首峰. LDPC码编译码原理概述[D]. 中国新通信, 2015.
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