OFDM中比较重要的细节理解

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一、OFDM基带信号的传输:

下图是OFDM调制解调的原理图:

OFDM中比较重要的细节理解_第1张图片

将n个输入信号分别用n个相互正交的子载波进行调制,需要注意的是每一个输入信号都被分成了两路信号,即I和Q路信号,对每一个信号都进行IQ调制;


通过信道(广义信道)后传送到OFDM解调端,进行解调,解调原理如下:

当 s(t) 的第 k 个信号经过第 k 路解调信道时的I通道时,公式如下:

     




这样就解调出了

同理,经过第 k 路解调信道的Q信道时,公式说明如下:

      





这样也就解调除了 

由正交关系,这个第 k 路信道经过其他非k路解调信道时,为0。

这样就可以完美解调。

当然,这只是原理上如此,实际上情况,却比这复杂很多。

对了,上面的积分上限T的意思是码元持续时间,它的倒数也就是码速,等于载波信号的基波频率,OFDM就是这样设计的,必须这样设计才能避免码间干扰(有待确定)。

上面的原理图中只画了OFDM的基带部分,没有画出调制到射频载波上的部分,或者说隐藏在信道里面了,没有明显表示出来而已。(调制到射频载波上的目的,一方面是为了适应特定的信道要求,另一方面是为了远距离传输。)

最后强调一点,由s(t)的表达式,

易知,s(t)是一个实信号,且并不是射频载波频率,而是基带子载波频率。

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二、OFDM射频信号的传输:

用上面的方法传输OFDM基带信号所需要的射频带宽是多少呢?

先看一下OFDM基带信号的带宽,假设有n路子载波信号,各子载波频率成谐波关系,即 

见下图:

OFDM中比较重要的细节理解_第2张图片

可见,OFDM基带信号所占带宽为:

将此基带信号调制到射频载波上,即:(此处用的是载波调制的!)

OFDM中比较重要的细节理解_第3张图片

可见,射频信号的带宽为:

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三、利用IQ调制来传输OFDM基带信号:

1、介绍IQ调制

IQ调制又叫正交调制,其调制原理图如下:

下图为IQ调制原理图:

OFDM中比较重要的细节理解_第4张图片

I路和Q路分别输入信号a和b,I路信号与 相乘,Q路信号与 相乘,然后二者相加,注意相加的过程,一般Q路信号会乘-1,得到输出信号  。

上面的过程我们就称之为IQ调制。

2、介绍IQ解调

IQ解调也十分简单,原理图如下:

OFDM中比较重要的细节理解_第5张图片

一路乘 ,再积分即可得到a:

OFDM中比较重要的细节理解_第6张图片

另外一路乘以 ,再积分,可得b:

OFDM中比较重要的细节理解_第7张图片

3、回到正题

前面讲过OFDM基带信号s(t)是一个实信号;


我们用另外一种方式来表达s(t),如下:

OFDM中比较重要的细节理解_第8张图片

即 :

OFDM中比较重要的细节理解_第9张图片

也就是说前面所讲的OFDM调制就是将

的实部通过射频载波发送出去了。

假定OFDM基带信号的带宽为 ,那么对应的射频信号所占的带宽为:

如果利用IQ调制,将

的实部和虚部分别调制在I、Q两路正交的射频载波上去,会是什么样的情况呢?能不能将占用的射频带宽减少一半?

下一部分专题回答。

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四、利用IQ调制来传送OFDM基带信号(续)

为了方便起见,以基带调制载波频率为  为例,假设调制在子载波上的复信号为 x(t) + j y(t);

OFDM中比较重要的细节理解_第10张图片

那s(t)的频谱是什么样子的呢?

(实话实说,用手工绘图,太麻烦,用MATLAB分析,我还不会。记录于此,下次补全。)

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直接给出结论

OFDM中比较重要的细节理解_第11张图片

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