采样频率和CP,子载波间距因果关系

关于采样频率的因果关系是这样的:
1)最大多径时长决定了循环前缀/保护间隔的时长。
2)循环前缀/保护间隔会降低传输效率,为了保证一定的传输效率,有效OFDM符号时长必须远大于循环前缀/保护间隔时长,这样有效OFDM符号时长就确定了。
3)子载波中基波的周期等于有效OFDM符号时长,这样子载波的基波就确定了。
4)各子载波谐波的频率等于基波频率的整数倍,这样子载波间隔(等于基波频率)和各子载波的频率也就确定了。
5)根据给定的频谱带宽,除以子载波间隔,就得到了子载波的个数,最高子载波频率也就确定了。
6)最高子载波频率确定了,采样频率也就确定了:根据采样定理,采样频率要大于等于最高子载波频率的2倍

具体到LTE:
1)常规CP选取4.7us,也就是说可以容忍最大时延4.7us的多径。
2)有效OFDM符号时长取66.67us,远大于4.7us。
3)子载波基波周期等于66.67us,频率等于15kHz。
4)子载波间隔等于15kHz,各谐波频率为30kHz、45kHz、60kHz等等。
5)给定频谱带宽大约20MHz,20M/15k=1333,留一点保护带宽,取子载波个数为1200,正负频率各600个,最高子载波频率为600*15=9000kHz=9MHz。
6)采样频率要大于等于2倍最高频率18MHz,取采样频率为30.72MHz。

### 使用MATLAB生成用于卫星通信的OFDM载波 在卫星通信中,为了克服复杂传播环境中带来的挑战,如多普勒频移、自由空间衰减等问题,采用OFDM技术可以通过载波间的正交性设计来维持良好隔离,减少相互干扰,从而有效地对抗频率选择性衰落[^4]。 对于具体的实现方法,在MATLAB环境下创建一个基本的OFDM发射机框架涉及以下几个方面: #### 1. 参数设置 定义必要的参数,比如采样率Fs、FFT大小Nfft、循环前缀长度CP_len等。这些参数的选择取决于实际应用场景的需求以及硬件限制条件。 ```matlab % 设置系统参数 Fs = 1e6; % 采样频率 (Hz) Ts = 1/Fs; Nfft = 64; % FFT点数 CP_len = Nfft/4; % 循环前缀长度 ``` #### 2. 数据映射与IFFT变换 将待发送的数据按照一定的规则映射到各个载波上,并执行逆快速傅里叶变换(IFFT),得到时域信号。这里假设输入是一个二进制序列`data_bits`,经过QPSK调制后被分配给不同的载波位置。 ```matlab % QPSK 调制 modulated_data = qammod(data_bits, 4); % 将数据放入指定的载波索引处 subcarrier_indices = randperm(Nfft-length(modulated_data))+1; ofdm_symbols = zeros(1,Nfft); ofdm_symbols(subcarrier_indices) = modulated_data; % 执行 IFFT 变换 time_domain_signal = ifft(ifftshift(ofdm_symbols)); ``` #### 3. 添加循环前缀(CP) 为了避免符号间干扰(ISI), 需要在每个OFDM符号之前附加一段复制自该符号末端部分的时间样本作为保护间隔——即所谓的“循环前缀”。 ```matlab cp_time_domain_signal = [time_domain_signal(end-CP_len+1:end); time_domain_signal]; ``` 以上就是利用MATLAB模拟生成适用于卫星通信场景下的OFDM载波的基本流程。当然这只是一个简化版本的例,真实情况下还需要考虑更多细节问题,例如同步处理、信道估计补偿等方面的工作[^5]。
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