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4G模块中OFT扩展OFDM的计数原理简析

更新时间:2018-08-22
摘要:

  DFT扩展OFDM(DFTS-OFDM)是一种4G模块的传输方案:

  • 发射信号的瞬时功率的微小变化(单载波特性);

  • 频域低复杂度、 高质量的均衡;

  • 具备灵活带宽分配的FDMA 。

  由于具有上述性质, DFTS-OFDM被用做LTE的上行链路传输方案。

  基本原理

  解释DFTS-OFDM的一种方式是将其视为基千DFT预编码的常规OFDM。与OFDM调制相似, DFTS-OFDM依靠基于4G模块的方式产生信号 。在DFTS-OFDM的情况下, 先将的数据块做大小为M的DFT, 其中M个调制符号来自某个调制字母表(如QPSK或16Q AM)。然后将DFT的输出作为OFDM调制器的连续输人,其中OFDM调制器通过大小为N的反DFT(IDFT)来实现,其中N>M, 并未使用的IDFT的输入将设置为零。通常,IDFT的大小N选择为N=2" (n为整数)以便千通过计算效率高的基2的IFFT来实现IDFT。与普通OFDM相似, 每个发射块中最好也插入循环前缀。缀的出现直接使接收端的频域均衡复杂度降低。

  如果OFT的大小M等于IDFT的大小N, 则级联的DFTIDFT处理将完全相互抵消。然而,如果M小于N, 且IDFT的其余输入被设为零, 那么IDFT的输出将为具有 “ 单载波” 特性的信号, 即该信号功率变化小 并且其带宽依赖千M。更确切地说, 假设IDFT输出处的采样速率为人, 则发射信号名义上的4G带宽将为BW=MIN• 。 因此, 通过改变块大小M, 发射信号的瞬时带宽也可随之改变, 这样就可以允许4G模块带宽的灵活分配。此外,通过移动OFT输出所映射到的IDFT的输入,发射信号可以在频域内移动。

  假设DFT大小为M, 为了具有瞬时带宽中的高度灵活性,通常不能保证M可以表示成2"' '其中m为整数。 然而, 只要M可以表示为几个相对较小的素数的乘积, DFT仍然可以通过相对低复杂度的非基2 的FFT处理来实现。 例如, M=l44的DFT可以通过基2和基3结合的FFT处理来实现(144=32 x22 )。

  与普通的OFDM相比较, DFTS-OFDM的主要好处在于降低了瞬时发射功率的变化, 这意味着提高功率放大器效率的可能性。DFTS-OFDM和普通OFDM的PAPR(Peak-to-Average-PoweRr atio, 峰值均值功率比)的分布。

  PAPR定义为:在一个DFT块( 一个OFDM符号)内用平均信号功率归一化的峰值功率。应注意的是, PAPR的分布与瞬时发射功率的分布并不相同。 一直以来, PAPR的分布经常用来说明OFDM的功率变化。

  与OFDM相比,DFTS-OFDM的PAPR明显更低。如所预见的,在 16QAM调制下, DFTS-OFDM的PAPR有所增加。 另一方面, 在OFDM的清况下,PAPR的分布将或多或少地独立于调制方式。 其原因在于, 由千发射的OFDM信号是大量独立凋制的子载波之和, 因此, 不管在不同子载波上采用了哪种调制方式, 其瞬时功率的分布都近似于指数分布。

  尽管PAPR 的分布可用来定性说明4G模块不同传输方案之间的功率变化的差异, 但在精确最化功率变化对(例如)所要求的功率放大器回退的影响方面, PAPR还不是一个很好的度量标准。对所要求功放回退和功放效率的影响的一种更好的度量即为通常所说的立方度量[27] 。 立方度量是某个信号波形所需的额外回退批的度量, 它与某些参考波形所需的回退有关。