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待解决问题
关于LTE的采样频率,给大家出道题讨论一下  (进入论坛模式)
离问题结束还有0天0小时  |  提问者:chenaijun   |  提问时间:2013-4-30 10:01
一直在想怎么利用好这个群组,今天突然想起来,可以在这里讨论一些问题:有问题可以发问,对于别人发的问题,可以发表自己的见解。我先抛一个问题。
LTE的采样频率:
20MHz带宽:采样频率是30.72MHz;
10MHz带宽:采样频率是15.36MHz。
很多人都会问这样一个问题:根据采样定理,采样频率应该是带宽的两倍才行,这里为什么不到两倍?
对这个问题,你是怎么理解的?欢迎大家各抒己见、畅所欲言。
问题答案 ( 52 条 )
希翼大家踊跃发言啊!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2013-4-30 10:03
LTE的20M带宽是带通信号,使用采样定理的话;采样频率只要大于20M就是ok的了,30.72MHz已经是过采样了吧。

30.72 MHZ= 15KHZ*2048
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:hangl   |  2013-4-30 10:20
采样定理是针对于带通或者低通信号而言的,而20M指的是分配给用户的可用信道带宽。LTE采用15KHZ的子载波间隔,那么20M能够分配的最大子载波说就是20M/15K=1333.可见20M最大能够支撑的子载波数是1333。我觉得此处的采样频率的说法不对。因为对于LTE的IFFT其实只是发现LTE的调制和IFFT是类似的,利用DSP可以节约大量的硬件资源,但是也有其缺点,也就是IFFT都是以2^n计算的,那么高于1024的只能采用2048点做变换。使得20M的带宽其实是有用资源,而剩下的10.72M带宽是辅助计算的而已。问题在于你认为的系统带宽是20M的最初分配的携带信息的带宽呢,还是为了实际处理而额外加入的总和为30.72M冗余带宽。不管是系统带宽还是冗余带宽,只要是带通系统,采样率和系统带宽相同就可以了,所以如果你认为20M是采样率的话,那么也对,标准给的是30.72M那么就是说其实标准算带宽的时候是算上处理冗余了吧!浅显的看法,请大家批评指正!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:lcs199771   |  2013-4-30 17:36
问题的关键在于如何理解“OFDM采样”。
OFDM的采样是在哪里进行的呢?
请看下图:
[attach]210232[/attach]
请大家围绕这张图继续讨论。

 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2013-5-19 17:15
从图中可以看出其实采样是在IFFT变换以后,那么采样处理的数据就是2^n,所以其实采样时对带通系统的采样不是带通信号的采样,系统的频率范围是15.36M和30.72M随意采样率符合带通采样定理!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:lcs199771   |  2013-5-20 14:56
一般讲的采样定理是指采样频率为信号带宽的两倍,重点是如何定义信号的带宽。一般的实信号只认为正频率是其带宽,但实际上,还有负频率,正频率和负频率加在一起是两倍,为了使其正频率和负频率不重叠,因此,需要两倍采样。 而LTE里讲的20MHz或10MHz带宽已经是正频率和负频率的和了。因此,理论上只需要20MHz或10MHz采样率即可,30.72MHz和15.36MHz已经是进一步的过采样了,这种进一步的过采样一方面为了方便FFT的计算,另一方面留更多的频率保护间隔避免干扰。  另一个角度,一般讲的实信号,正频率和负频率是对称的,正频率和负频率携带的信息是一样的,因此,计算有效带宽时只计算一半。而LTE系统的正频率和负频率都携带信息,因此,有效带宽要计算全部。那又如何满足采样定理呢? 对于这种复信号,必须是I和Q两路同时采样才能使正频率和负频率都携带信息,I和Q都按20MHz or 10MHz采样,似乎也是总的两倍采样率哦。
回应该答案 (0)  |  回答者:Dr.Tiger   |  2013-5-21 16:59
没明白。
图中的采样位置是基带信号,不是带通信号。不能用带通信号采样定理。
同意Tiger的前面部分分析,不同意最后一句话。LTE是一半负频率一半正频率,都是要传数据的,在连载274有描述,采样点I路Q路没分开。

还有个地方没想明白,IFFT前把1200点补零补齐到2048点, IQ调制模块载波带宽不足,2048*15kHz= 30.72MHz, 实际载波带宽是20MHz,这只会影响到补零的点吗?
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Hobbit   |  2013-5-28 14:59
看了连载409明白了。
LTE的基带频率是-N/2+1~N/2。 20Mhz系统只有1024个频率(补零到2048/2),1024*15KHz = 15.35Mhz,采用评论刚好是其2倍,由于首位频率不一样,所以不用大于2倍,2倍采样能解出来。
折磨2个月了,多谢LZ。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Hobbit   |  2013-5-29 12:24
感觉不对。大家换一个系统来说这个问题:基于802.16协议的某个wimax系统系统带宽为8.75MHz,采样频率为10MHz, 子载波间隔为9.766kHz,可用子载波数为865.
按照上面的理解:9.766k*865=8.447MHz, 采样频率低于2倍占用带宽。
回应该答案 (0)  |  回答者:victor78   |  2013-9-9 18:34


采样是包含在IFFT这一块里面的吧。。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:lfnslj   |  2013-9-13 12:44
关键是如何理解信号的带宽。假设中心频率为f0的信号带宽为B,经过频率为fc的余弦调制,频域上变成两个,中心频率分别为fc+f0和fc-f0,总带宽变为2B。显然,对调制后的信号采样,为保证频域不发生混叠,采样频率应为2B。如果基带信号采用复信号调制(分成IQ两路,I路用余弦调制,Q路用正弦调制,然后再相加),那么频域上只有一个,带宽仍然是B。所以采样频率B就可确保不发生频域混叠。
回应该答案 (0)  |  回答者:menasha   |  2013-9-15 11:24
首先,OFDM正交性决定了频率间隔等于符号率的倒数(有理论证明的),所以OFDM所有子载波上的符号率是15000sy/s,而要完成最大2048个子载波的IFFT的运算,必须对所有的调制符号叠加采样,每符号2048次,即总采样率为2048*15000=30.72MHz。另一方面,根据采样定理,实信号的采样频率必须大于等于信号最大频率的2倍,但对于OFDM复信号,在频谱上是单边的,只需满足1倍采样率就不至于造成混叠,同时真正信号最大频率是小于20MHz的,所以30.72MHz的采样频率是完全满足要求的。
回应该答案 (0)  |  回答者:nail3   |  2013-9-30 09:33


这个和LTE的道理是一样的
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Jack_Lin   |  2014-7-29 11:57
学习学习,最近研究36.211协议,上行的PUCCH信道公式太多,好复杂,一直没搞懂SCFDMA为什么使用DFT会使其有单载波的特性。。好难啊!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:yd4G   |  2014-8-14 10:33
刚刚去研究了下正交调制技术,似乎是这样的,I路和Q路将20M带宽分为一半,即10Mhz,tiger大神已经讲的很清楚了,关键是lz提供的图里面采样位置为什么是在正交调制之后进行的,求引导?
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:yd4G   |  2014-8-14 17:43
大家看一下OFDM基带信号的表达式:http://www.txrjy.com/forum.php?m ... =394879&pid=8348648,考虑一下OFDM基带信号的带宽,看看根据采样定理,对OFDM基带信号采样至少需要多大的采样频率。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2014-9-27 16:10


看到了-N/2~+N/2,这个N代表子载波数目!!!

很高兴看到陈老师的回归!连载很好很强大!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Jack_Lin   |  2014-10-9 17:56
OFDM基带信号实部和虚部的表达式:http://www.txrjy.com/forum.php?m ... =394879&pid=8385195。根据采样定理,对OFDM基带信号的实部和虚部进行采样,至少需要多大的采样频率?
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2014-10-19 14:44
如何理解LTE采样频率?参见:http://www.txrjy.com/forum.php?m ... =394879&pid=8414963
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2014-11-1 16:05
陈老师,有个问题想请教下:看了以上两个您的连载,LTE 20MHz,采用30.72MHz的采样率是没有问题的。
但是想问下,按照分析,采用率用23.04MHz是否也是可以的?如果不是,那采用30.72MHz的必要性或者合理性,就是原因是什么那?
再弱弱的问句,GSM 200kHz,一般采用多少的采用率呀?
回应该答案 (0)  |  回答者:JACK60888   |  2014-12-26 20:48


标准的做法是用30.72MHz的采样频率,实际上也可以采用非标的23.04MHz。
至于GSM的采样频率,不好意思,没研究过。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2014-12-28 18:15
正在看看看看i看啊看那看那看
回应该答案 (0)  |  回答者:supertymon   |  2015-7-13 17:14
这其实可以转换为另一个问题:IFFT中,对一个子载波的采样是如何进行的?因为不可能是只采集一个振幅。

根据FFT的原理,2048次采样是没什么好讨论的,只能是这样。
回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-9-17 13:51
感觉大家混淆了时域采样和频域采样的概念,这在奈奎斯特定理里面已经讲得很清楚了。大家在讨论时域信号时,才会去说采样频率要大于信号带宽的二倍。频域采样可以理解为时域采样的逆过程,不管是20M还是18M,都和30.72M没有直接关系。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-9-18 23:24


IFFT的结果就是时域信号的采样数据,必然存在采样频率的问题。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-9-20 11:20


IFFT的本质是频域采样,假设信号f(x)时域长度为tm,则在频域的抽样间隔只要≥1/tm即可。以20M为例,有用符号时长为2048Ts,则IFFT的最小间隔就是1/2048Ts=15kHz。

楼主说20M带宽,用30.72MHz去采样,等等,把时域、频域混淆了个遍。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-1 21:29


你所说的“IFFT的本质是频域采样”这个实在难以让人认同。
关于如何理解OFDM采样频率中的“采样”,我在5楼画了张图,建议你看一下:http://www.txrjy.com/forum.php?m ... =699957&pid=7429611,关于采样有了共同的理解之后再来讨论时域采样、频域采样不迟。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-3 19:51


如果连IFFT的本质是频率采样这一点都认识不到,那这个问题确实无法谈下去了。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-4 15:08


按我的理解,IFFT的本质是将频域的采样数据转换成时域的采样数据。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-6 07:32


IFFT首先是频率采样,它要满足频率采样的条件,见29楼。只有在时域采样时才说,某信号带宽是多少M,采样频率要是其2倍。LTE中的20M带宽,进行IFFT,说到家是进行频率采样。频域采样中不存在“30.72MHz的采样速率”这样的说法,这是时域采样的说法。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-6 21:00


所谓的频域采样数据,实际上就是在各个子载波上调制的数据,而IFFT就是将各个子载波上调制的数据(频域数据)转换成时域信号的采样数据(时域数据)。30.72MHz的采样频率本来说的就是对时域信号的采样,我在5楼画的那张图已经描述得很清楚了,建议你看一下:http://www.txrjy.com/forum.php?mo ... 957&pid=7429611
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-6 21:54


对IFFT来讲,根本不存在“对一个子载波采样”一说,因为IFFT的输入,也就是所谓的频域数据,就是指调制到各个子载波上的数据。例如20MHz带宽情况下,使用的子载波个数为1200个,每个子载波上调制一个数据(也就是数字调制映射之后得到的符号:a+jb),共计1200个数据。这1200个数据分别调制到1200个子载波上之后,会影响这1200个子载波的幅度和初相。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-6 22:14


你现在已经走到正确的方向上来了,我想你应该已经能够意识到你提出的题目所存在的问题了。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-7 15:40


调制后形成符号,同时形成子载波,再对其进行IFFT,这个过程当然只是理论上的提法,谁都明白实际上不可能这样做。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-7 15:45


我的所有描述一直都是一致的,不存在现在才走到正确方向上的问题。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-7 18:32


“调制后形成符号,同时形成子载波,再对其进行IFFT,这个过程当然只是理论上的提法”理论上也不应该这么提,如果你认为理论上是这样的,那真是大错而特错了。数字调制(实际上只是“星座映射”)后形成符号,这个符号被直接拿去做IFFT,不存在什么“同时形成子载波”,这种说法是错误的。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-7 18:35


那么请问,“数字调制(实际上只是“星座映射”)”的载波频率是多少?请回答一下这个问题。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-8 11:23


你从谬误到接近正确的认识的过程是清晰可见的,不是你说你一开始就正确就能掩盖的。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-8 11:25


根据你提的这个问题,我有点明白你的问题出在哪里了:你把数字调制理解错了,你以为IFFT前面的那个数字调制是个完整的数字调制(映射+IQ调制),实际上那个数字调制只是一个“映射”而已,并不包括IQ调制部分,因此根本不存在载波频率是多少这个问题。希翼你能认真对待我给你指出的这个错误。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-8 22:50


我的所有理解都在连载中,哪里错了你可以直接指出具体错的地方,大家一起探讨。不要泛泛地说什么你把时域采样、频率采样理解错了,你要指出到底错在哪里了。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-8 22:53


我说的很清楚,只是你视而不见而已。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-9 08:05


那个图不过是个粗略的原理图罢了,还拿它到处说事儿。

既然你说星座映射,那你说星座映射在物理上是怎么实现的呢?先回答这个问题再说。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-9 08:12


很简单,查表就可以了。对于我给你指出的错误,你有什么看法?
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-9 21:25


请不要回避我的问题,详细说来看看。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-10 11:59


我没有回避你的问题啊,告诉你了就是查表啊。如果这样说听不明白,我再说明一下。
IFFT一般是用DSP实现的,IFFT前面的这个数字调制(例如QPSK调制,实际上就是“映射”,我已经强调多次了,这里再强调一下)也可以在DSP中实现。只需要在DSP中保存好如下表格:
00<--->+1+j
01<--->-1+j
11<--->-1-j
10<--->+1-j
QPSK调制时,2个比特一组,见到00查表得到+1+j,见到11查表得-1-j即可。

我明白你为什么提这个问题了,你还是不相信IFFT前面的数字调制只是一个映射啊。我都说明到这个份儿上了,难道你还认为那个数字调制包括映射+IQ调制吗?
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-10 20:40


你说的映射,只要学过通信原理都会懂。如果你真懂而不是装懂,你来说说1+j是怎么实现的。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:春城飘雪   |  2015-10-10 23:55


00映射成(1,1),用复数表示就是1+j。IFFT时就是拿(1+j)去运算的。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:chenaijun   |  2015-10-11 00:15
貌似最近讨论得挺激烈的!我同意陈老师的理解!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Jack_Lin   |  2015-11-23 21:38


同意你的看法!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Jack_Lin   |  2016-8-9 18:01


同意!
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:Jack_Lin   |  2016-8-9 18:01
个人理解,与奈奎斯特定理符合的很好啊,对于低通基带信号,采样频率为信号最高频率的2倍,由于LTE的基带信号有一半是负频率,所以基带信号的最高频率还是10M。所以用20M的频率去采样足够了。之所以用30.72M去采,并不是为了过采样,而是对20M的带宽进行了扩展,将子载波个数扩展为2048个,方便做IFFT而已。2048*15k=30.72M
回应该答案 (0)  |  回答者:spriner   |  2016-8-22 10:47


你的说明是错的,如果是双边带,带通采样,采样频率至少大于带宽的两倍。
 |  回应该答案 (0)  |  回答者:jamebong007   |  2017-6-21 13:59
 
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