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  • 【OFDM 】给“小白”图示讲解OFDM

    原文:

    给"小白"图示讲解OFDM的原理

    时域角度:

    • 一个系统若要从时域上来实现OFDM,难度太大,时延和频偏都会严重破坏子载波的正交性,从而影响系统性能。

    • 一个通信系统大致分为发射机、接收机两部分

    • 发射机对应的IFFT,接收机对应的FFT,就是发射机接收机内部采用频域方式处理,空中采用时域传输。

    频域角度:

    • 间隔频率互相正交,因此F1、F2频谱虽然有重叠,但是仍然是没有互相干扰的

    • OFDM正交子载波,载频间距为奈奎斯特带宽,保证了最大的频带利用率

    这样可以有效的限制带宽外部的信号,在保证本路信号没有码间串扰的情况下,既能最大限度的利用带宽,又能减少子载波间的各路信号的相互干扰

    频带利用率是码元速率1/T和带宽B(或者W)的比值。

    用IFFT实现OFDM

    要理解IFFT实现OFDM,最好的办法还是看公式。
    f(t) = a1·sin(2π·Δf·t) + 
           a2·sin(2π·Δf·2t) + 
           a3·sin(2π·Δf·3t) + 
           ...
           ak·sin(2π·Δf·kt) + 
           b1·cos(2π·Δf·t) + 
           b2·cos(2π·Δf·2t) + 
           b3·cos(2π·Δf·3t) + 
           ...
           bk·cos(2π·Δf·kt) + 
         = ∑ak·sin(2π·Δf·kt) + ∑bk·cos(2π·Δf·kt) 【公式1-1:实数的表达】

    为了方便进行数学处理,上式有复数表达形式如下:
    f(t) = ∑Fk·e(j·2π·Δf·kt) 【公式1-2:复数的表达】

    这里的IFFT需要将时域离散化,因此公式IFFT ≈ IDFT -->
    fn = 1/N·∑Fk·e(j·2π·k·n/N) 【公式3-1,n为时域离散后的序号,N为总的IFFT个数,n∈[1,N]】

    时域上的OFDM系统图:

    用IFFT实现OFDM:

    关于物理层的信号

    要弄清楚信号的含义,可以将整个物理层信号传输的过程给分解开来,可以看到,不同的步骤对信号的处理是不同的。
    信源编码着重于对信号的容量进行压缩,提高传输效率(比特流);
    信道编码针对多变的信道插入冗余信息,增加传输的稳定性(比特流);
    信号调制则是将比特流转成了特定的波形进行传输,根据调制方式的不同,即可能是一个比特对应一个波形,也有可能是数个比特对应一个波形(高阶调制)。所以有个问题说不知道0对应什么波形,1对应什么波形,是因为没弄清调制过程。

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