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OFDM涉及到的循环前缀以及子载波时域和频域间隔的浅薄描述

(2013-01-15 15:25:44)
标签:

ofdm

循环前缀cp

子载波时域间隔

子载波频域间隔

分类: 所学所用

 

循环前缀,可以避免符号间串扰。首先,OFDM在频域上有N个子载波组成,将这N个子载波数据经过IFFT变换转换成时域的数据(实际传输是在时域的波形);为了避免符号间串扰,在每个时域波形前增加一小段波形,这一小段波形就是之前时域波形末尾的一段(由于复制了时域波形并放在前面,所以称为循环前缀CP)。应用OFDM的一个重要原因在于它可以有效地对抗多径时延扩展。通过把输入的数据流串并变换到N个并行的子信道上,使得每个调制子载波的数据符号周期可以扩大为原始数据符号周期的N倍,因此时延扩展与符号周期的比值也同样降低N倍。为了最大限度地消除符号间干扰(ISI),还可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔(Guard Interval,GI)}而且该保护间隔的长度一般要大于无线信道的最大时延扩展,这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。在这段保护间隔内,可以不插入任何信号,即是一段空闲的传输时段。然而在这种情况下,由于多径传播的影响,会产生信道间干扰(ICI),即子载波间的正交性遭到破坏,不同的子载波之间产生干扰。 为了消除由于多径传播所造成的ICI,一种有效的方法是将原来宽度为TOFDM符号进行周期扩展,用扩展信号来填充保护间隔。将保护间隔内(持续时间用Tg表示)的信号称为循环前缀(Cyclic Prefix,CP )。循环前缀中的信号与OFDM符号尾部宽度为Tg的部分相同。 在实际系统中,OFDM符号在送入信道之前,首先要加入循环前缀,然后送入信道进行传送。在接收端,首先将接收符号开始的宽度为Tg的部分丢弃,然后将剩余的宽度为T的部分进行傅立叶变换,然后进行解调。在OFDM符号内加入循环前缀可以保证在一个FFT周期内,OFDM符号的时延副本所包含的波形周期个数也是整数,因此此时的时延对于每一个子载波来说只是相当于进行相位的旋转,这个旋转不会在解调过程中产生ICI

OFDM系统的子载波间隔选择取决于频谱效率和抗频偏能力的折中。在一定的CP长度(于小区大小和多径信道特性)下,子载波间隔越小,OFDM符号周期越长,系统频谱效率越高。但同时,过小的子载波间隔对多普勒频移和相位噪声过于敏感,会影响系统性能。因此,如果不考虑FFT变换的复杂度,子载波间隔的选择原则,应该是在保持足够的抗频偏能力的条件下采用尽可能小的子载波间隔。

 

  OFDM子载波的频域间隔,要保证为码元周期倒数的整数倍(最小频域间隔为码元周期的倒数),及子载波之间的零点是重合的,每个子载波都是正交的,因此频带上不需要保护间隔就能很好的把各个子载波分离开,充分利用了频带。此处见《通信原理》P253

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