OFDM信號(hào)發(fā)送接收原理解析

　　OFDM信號(hào)發(fā)送器的原理是：用戶信號(hào)以串行的方式輸入發(fā)送器，速率為R碼字/秒。這些碼字先被送入一個(gè)串行－并行變換器中，使串行輸入的信號(hào)以并行的方式輸出到M條線路上。這M條線路上的任何一條上的數(shù)據(jù)傳輸速率則為R/M碼字/秒。



　　該OFDM碼隨后被送入一個(gè)進(jìn)行快速傅立葉逆變換的模塊，進(jìn)行快速傅立葉逆變換�？焖俑盗⑷~逆變換可以把頻域離散的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域離散的數(shù)據(jù)。由此，用戶的原始輸入數(shù)據(jù)就被OFDM按照頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。計(jì)算出快速傅立葉逆變換樣值之后，一個(gè)循環(huán)前綴被加到了樣值前，形成一個(gè)循環(huán)拓展的OFDM信息碼字。


　　添加循環(huán)前綴技術(shù)利用的是離散線性系統(tǒng)原理中的一個(gè)概念。我們知道，在連續(xù)時(shí)間域，兩個(gè)時(shí)域信號(hào)的卷積就等于這兩個(gè)信號(hào)頻域形式的乘積。但是，這在離散時(shí)域的情況下一般是不成立的，除非使用無限大的樣值點(diǎn)N或者至少一個(gè)卷積信號(hào)是周期性的（在該情況下，信號(hào)可以被圓周卷積）。因?yàn)槲覀冎荒苁褂糜邢薜臉又迭c(diǎn)N，所以只能利用循環(huán)前綴使OFDM信息碼在我們感興趣的時(shí)間區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)周期性。



　　循環(huán)拓展信息碼的樣值再次通過一個(gè)并行－串行轉(zhuǎn)換器模塊。然后按照串行的方式通過信道（經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波和調(diào)制）。在傳輸過程中，信道的沖擊響應(yīng)對(duì)時(shí)域信號(hào)造成了干擾。由于循環(huán)前綴使所傳輸?shù)腛FDM信號(hào)表現(xiàn)出周期性，這種卷積就成了一種圓周卷積。根據(jù)離散時(shí)間線性系統(tǒng)原理，這種圓周卷積就相當(dāng)于OFDM信號(hào)的頻率響應(yīng)和信道頻率響應(yīng)的乘積。



　　接收器完成與發(fā)送器相反的操作。接收器收到的信號(hào)是時(shí)域信號(hào)。由于無線信道的影響發(fā)生了一定的變化，接收到的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)串行－并行的轉(zhuǎn)換器，并且把循環(huán)前綴清除掉。



　　清除循環(huán)前綴并沒有刪掉任何信息。循環(huán)前綴中的信息是冗余的。使用循環(huán)前綴是為了保證前面提到的卷積特性的成立。



　　循環(huán)前綴的另外一個(gè)好處是可以消除碼間干擾。我們要求循環(huán)前綴的值比信道內(nèi)存更大一些。多徑信號(hào)引起先發(fā)信息碼字的滯后到達(dá)而影響當(dāng)前信息碼字，從而產(chǎn)生碼間干擾。但是，事實(shí)上，碼間干擾僅僅會(huì)干擾當(dāng)前信息碼的循環(huán)前綴。因此，使用適當(dāng)大小的循環(huán)前綴就能夠使OFDM技術(shù)消除碼間干擾。



　　在清除了循環(huán)前綴之后，信號(hào)將會(huì)經(jīng)過一個(gè)快速傅立葉變換模塊，把信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)變回頻域。信號(hào)經(jīng)過一個(gè)并行－串行轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行并串變換，就完成了對(duì)原始OFDM信號(hào)的接收。



　　為了提高OFDM的信息傳送能力，人們對(duì)OFDM的加載算法進(jìn)行了廣泛的研究。OFDM系統(tǒng)的每一個(gè)子信道都有兩個(gè)參數(shù)須要決定，即發(fā)送功率和數(shù)據(jù)傳輸速率。在各個(gè)子信道之間有效地分配功率和數(shù)據(jù)就可以提高系統(tǒng)效率。此類有效地進(jìn)行功率和數(shù)據(jù)分配的算法被稱為加載算法。



　　加載算法可以按照被優(yōu)化的資源和所規(guī)定的限制條件來分類。在速率適應(yīng)算法中，大家感興趣的是在總功率的限制下，如何使總數(shù)據(jù)傳輸速率最大化，當(dāng)然還要滿足一定的誤碼率要求。




摘自《人民郵電報(bào)》