LTE无线网络优化

5. OFDM技术的缺点
• 峰均比高 • 多普勒频偏对OFDM系统影响大 • OFDM对时间和频率同步要求严格 • 存在小区间下行干扰
5. OFDM技术的缺点-（1）峰均比高
• OFDM符号由多个子载波信号组成，各个子载波信号是由 不同的调制方式分别完成的。OFDM符号在时域上表现为 N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好同相，功 率以峰值相叠加时，OFDM符号将产生最大峰值功率，该 峰值功率最大可以是平均功率的N倍。尽管峰值功率出现 的概率较低，但峰均比（即峰值功率与系统总平均功率 的比值）越大，必然会对放大器的线性范围要求越高。 过高的峰均比会降低放大器的效率，增加A/D转换和D/A 转换的复杂性，也增加了传送信号失真的可能性。 • OFDM的峰均比CDMA系统高很多，会影响射频功率放大 器的效率，增加硬件的成本。
4. OFDM技术的优势-（3）自适应能力强
• OFDM技术持续不断地监控无线环境特性随时随 地的变化，通过接通、切断相应的子载波，使 OFDM系统动态地适应环境，极大地提高了抗频 率选择性衰落的能力，确保了无线链路的传输质 量。 • OFDM的各个子载波可以根据信道状况的不同选 择不同的调制方式，如BPSK、QPSK、8PSK、 16QAM、64QAM等。当信道条件好的时候，采用 高阶的调制方式；而当信道条件差的时候，则需 要采用抗干扰能力强的低阶调制方式。
2.OFDMA
OFDM与FDM进行比较
CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 CH8 CH9
频率
节约的带宽 频率
OFDM多载波调制技术中各子载波的频谱是互相重叠的，并且 在整个符号周期内满足正交性，如图所示,OFDM不但减小了子载波 间的相互干扰，还大大减少了保护带宽，提高了频谱利用率。
克服码间干扰 多径效应是指无线电波经过一点发射出 去，经过直射、绕射、反射等多种路径到达 克服频率选择性衰落 接收端的时间和信号强度是不同的。多径效 应产生多径时延或时间色散，多径时延容易 在宽带传输系统中，不同频率 引起符号间干扰ISI（Inter Symbol 在相同空间的衰落特性也是不一样 Interference），增大了系统的自干扰。 的，这称为频率选择性衰落。
OFDM 调制 Sn 串并 转换 IFFT 并串 转换
h( , t )
加入循 环前缀
数模 变换 多径传播 n(t)
在发射端，用户的高速数据流经过 串/并转换后，成为多个低速率码流， 每个码流可用一个子载波发送。
OFDM 解调 Rn 并串 转换 FFT 串并 转换 去除循 环前缀 模数 变换
采用并行传输好处
3.OFDM系统实现-（3）加入CP
幅度 幅度 CP 加入CP之后
时间 0 时域OFDM符号周期 0 时域OFDM符号周期
时间
加入CP增加了冗余符号信息，更有利于克服符号间干扰ISI ；同时OFDM加入CP可以保证信道间的正交性，大大减少了多载波 间干扰ICI（Inter Carrier Interference）。
2.OFDMA-正交
时域 频域 矩形函数
4个子载波
OFDM符号周期内 4个子载波
在频域上，任意1个子载波的幅度最大时，其他所有的子载波在 这个频率上的幅度值为0。 正交保证了子载波之间是独立的，这样某一载波的信息可以单独 提出来。
3.OFDM系统实现
OFDM 调制 Sn 串并 转换 IFFT 并串 转换
• 时间偏移误差会导致OFDM子载波的相位偏移，会导致符 号间干扰（ISI）；而频率偏移误差则会导致子载波间失 去正交性，带来子载波间的干扰ICI，影响接收性能。因 此，OFDM系统对时间和频率的同步误差比较敏感。 • OFDM系统通过设计同步信道、导频和信令交互，以及加 入CP，目前已经能够满足系统对同步的要求。
1.FDMA
FDMA（frequency division multiple access）即频分 多址,是指将通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频 道（也称信道），然后分配给不同的用户使用。 无线电广播和电视广播是大家最熟悉也是最明显的 频分复用的例子。广播接受机通过适当的调谐可以选择 需要的信号。
5. OFDM技术的缺点-（2）多普勒频偏影响大
• OFDM系统严格要求各个子载波之间的正交性，频偏和相 位噪声会使各个子信道之间正交特性恶化。任何微小的 频偏都会破坏子载波之间的正交性，仅1％的频偏就会造 成信噪比下降30dB，引起载波间干扰（ICI）。
5. OFDM技术的缺点-（3）对时间和频率同步要求严格
在发射端，OFDM系统使用逆快速傅 立叶变换IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）模块来实现多载波映射叠 加过Biblioteka Baidu，经过IFFT模块可将大量窄带子 载波频域信号变换成时域信号。
在接收端，用快速傅立叶变换 FFT（Fast Fourier Transform）模 块把重叠在一起的波形分隔出来。
2.OFDMA
采用什么技术提高频谱资源问题呢？
为了解决低效利用频谱资源问题，在20世纪60年代提 出一种思想，即使用子信道频谱相互覆盖的并行数据传输 和FDM，要求每个子信道都进行数据的传输。 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用，是指将信道分成若干正 交子信道，然后将高速数据信号转换成并行的低速子数据 流，调制到每个子信道上进行传输。
h( , t )
加入循 环前缀
数模 变换 多径传播 n(t)
OFDM 解调 Rn 并串 转换 FFT 串并 转换 去除循 环前缀 模数 变换
OFDM系统实现的主要功能模块有三个：（1）串/并、并/串转换 ；（2）FFT、IFFT转换；（3）加CP、去CP，如图所示。
3.OFDM系统实现-（1）并行传输
4. OFDM技术的优势-（2）带宽灵活配置，可扩展性强。
• 带宽大小可灵活分配。相对于以往固定带宽的系 统，如在WCDMA系统中，上行5MHz带宽、下行 5MHz带宽是固定好的，不能变化；但在LTE系统 中，上下行的带宽可以根据需要灵活分配。
4. OFDM技术的优势-（2）带宽灵活配置，可扩展性强。
课程资源
1、课程教材 《LTE无线网络优化技术》，电子工业出版，2018 年1月出版,相关网址 http://www.hxedu.com.cn/hxedu/fg/book/bookinfo.html ?code=G0327950
2、在线资源 本课程的在线资源有：中国大学MOOC（LTE无线网络优化） https://www.icourse163.org/course/HCIT-1001755345 3、课后交流 LTE无线网络优化交流QQ群：859868353
1.FDMA
CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 CH8 CH9
频率
FDMA多载波调制技术中各个载波的频谱是互不重 叠的，如图1-1（a）所示,各载波之间需要保留足够的频 率间隔。 FDMA有何缺点呢？ 不同载波之间保留了频率间隔，尽管避免了各载波 之间的相互干扰，但是牺牲了频率利用效率。
LTE无线网络优化
淮安信息职业技术学院
如何学习本课程？
1、掌握原理 本课程是移动通信专业开设的一门专业核心课。课程标准与岗 位职业标准相对接，依照实际的工作岗位要求，将内容内容划分为 LTE无线网络技术、LTE无线网络信号测试和LTE无线网络优化实践 三个模块。 2、认真做实训 课程采用了中国移动、中国电信、中国联通现网典型的故障案 例，通过对典型案例的分析，提高学生的实践技能。 3、积极实践 本课程实践性很强，经过1-2年的工作岗位实践，才能准确地解 决网络出现的各种问题。
5. OFDM技术的缺点-（4）存在小区间下行干扰
• OFDM系统保证了小区内用户的正交性，在抑制小区内的 用户干扰方面，优势比较明显。但是，OFDM系统本身无 法提供小区间的多址能力，无法实现自然的小区间多址 ，对于小区间的干扰抑制问题，需要依赖小区间干扰抑 制（ICIC）技术来进行辅助抑制。
谢谢聆听！
3.OFDM系统实现-（3）加入CP
4. OFDM技术的优势
• 频谱效率高 • 带宽可灵活配置，且可扩展性强。 • OFDM系统的自适应能力强 • 抗衰落能力和抗干扰能力强 • MIMO技术实现简单
4. OFDM技术的优势-（1）频谱效率高
• 传统的FDM系统的载波之间必须有保护带宽，频 率的利用效率不算高。OFDM的多个正交的子载 波可以相互重叠，无须保护频带来分离子信道， 从而提高了频率利用效率，提升了系统的容量。
3.OFDM系统实现-（3）加入CP
OFDM 调制 Sn 串并 转换 IFFT 并串 转换
h( , t )
加入循 环前缀
数模 变换 多径传播 n(t)
OFDM 解调 Rn 并串 转换 FFT 串并 转换 去除循 环前缀 模数 变换
如果在OFDM信号发送前，在码元内 插入保护间隔，当保护间隔足够大的时 候，多径时延造成的影响不会延伸到下 一个符号周期内，从而大大减少了符号 间干扰ISI。
4. OFDM技术的优势-（4）抗衰落能力和抗干扰能力强
• 由于OFDM将宽带传输转化为很多个窄带子载波 的并行传输，符号周期长，能抵抗多径效应引起 的信道快衰落。 • OFDM系统加入循环前缀CP技术之后，大大降低 了ISI和ICI的影响。
4. OFDM技术的优势-（5）MIMO技术实现简单
• OFDM技术使得每个子载波上的信道可以看成是 平坦衰落信道，从而使子载波上MIMO的检测仅 需考虑单径信道而不需考虑多径信道的影响，所 以大大简化了MIMO接收端的设计与实现。
• 频率可离散分配。相对于以往固定带宽的系统， 如在WCDMA系统中，所需的5MHz带宽必须是连 续的，而在LTE系统中，假若需要5MHz带宽时， 可以将5MHz带宽分在不连续的频率上。 • 目前LTE支持的带宽有6个等级：l.4MHz、3MHz、 5MHz、10MHz、15MHz、20MHz，可扩展性强。
3.OFDM系统实现-（2）FFT
OFDM 调制 Sn 串并 转换 IFFT 并串 转换
h( , t )
加入循 环前缀
数模 变换 多径传播 n(t)
OFDM要求各子载波之间相互正交， 在理论上已证明，使用快速傅立叶变换 （FFT）和逆快速傅立叶变换（IFFT） 可以较好地实现正交变换。
OFDM 解调 Rn 并串 转换 FFT 串并 转换 去除循 环前缀 模数 变换