ofdm系统简单模块介绍

OFDM系统主要功能模块：
1、串并、并串转换；
2、FFT、IFFT转换
3、加CP、去CP
如图：

1、并行传输：
发射端，高速数据流经过串/并转换后，成为多个低码率码流，每个码流用一个子载波发送。

它主要解决两种衰落：

多径效应：信号传输路径不一，接收端收到的信号强度不同，造成空间选择性衰落，产生多径时延，引起符号间干扰ISI，增大了系统的自干扰。

频率选择性衰落：不同频率在相同空间的衰落特性也是不一样的。这种衰落引起较大的信号失真，需要信道均衡来矫正。带宽越大，信道均衡越难实现。

故：使用并行传输技术，每个码元的传输周期大幅增加，降低了系统的自干扰。同时，并行传输使宽带单载波转换为多个窄带子载波传输，频率选择性衰落不明显，信道均衡简单。

2、FFT
OFDM要求各子载波相互正交，FFT（快速傅立叶变换）与IFFT能较好地实现正交变换。
发射端使用IFFT模块来实现多载波映射叠加过程，经过它，可将大量窄带子载波频域信号变换成时域信号。
接收端，用FFT把重叠在一起的波形分隔出来

3、加入CP
由于多径时延，OFDM符号到达接收端可能带来ISI。并且，不同子载波到达接收端时不再保持绝对的正交性，从而产生了多载波间干扰ICI

如果在OFDM符号（数据比特经过IFFT、并串转换和加CP后称为符号）发送前，在码元内插入保护间隔，当保护间隔足够大时，多径时延造成的影响不会延伸到下一符号周期内，从而减少了ISI

在OFDM中，使用的保护间隔是循环前缀CP，即每个OFDM符号的尾部一段复制到符号之前。比起纯粹的加空闲保护时段来说，加入CP增加了冗余符号信息，更有利于客服ISI；同时加入CP可以保证信道间的正交性，大大减少了多载波间干扰ICI。

OFDM系统的特点

优点：

1、频谱效率高。传统的FDM系统要有保护带宽，频率的利用效率不算高。

2、带宽可灵活配置，可扩展性强：
带宽大小可以灵活分配：相对以往固定带宽的系统如WCDMA系统中，上下行5MHz带宽是固定好的，而LTE带宽可根据需要灵活分配
使用的频率可离散分配。WCDMA系统所需的5MHz带宽必须是连续的，而LTE不需要连续。

3、自适应能力强。系统不断监控无线环境特性随时随地变化，通过接通、切断对应的子载波可使OFDM系统动态地适应环境，提高了对抗频率选择性衰落的能力。
OFDM的各个子载波可以根据信道状况使用不同的调制方式，如QPSK,BPSK等。信道条件好的时候，采用高阶的调制方式，差时用低阶。

4、抗衰落能力与抗干扰能力强

• 符号周期长，能抵抗多径效应引起的信道快衰落
• 加入CP，大大降低ISI、ICI

5、使MIMO技术实现简单。 OFDM使每个子载波的信道可看成平坦衰落信道，使子载波上MIMO的检测只需考虑单径信道而不需考虑多径信道的影响。简化了MIMO接收端的实现。

缺点：

1、均峰比高
OFDM符号由多个子载波信号组成，各个子载波是由不同的调制方式分别完成的。OFDM符号在时域上表现为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好同相，功率以峰值相叠加时，OFDM符号将产生最大峰值功率，该峰值功率最大可以是平均功率的N倍。

尽管峰值功率出现的概率较低，但峰均比（峰值功率与系统总平均功率的比值）越大，对放大器的线性范围要求高。过高的峰均比会降低放大器的效率，增加A/D转换和D/A转换的复杂性，也增加了传送信号失真的可能性。

2、多普勒频偏对OFDM系统影响大
OFDM要求各子载波之间的正交性，频偏和相位噪声会使各个子信道之间正交特性恶化。任何微小的频偏都会破坏子载波之间的正交性，引起ICI。
当移动速度较高的时候，会产生多普勒效应，这时载波的中心频率会发生频移。对于宽带载波来说，多普勒频偏相对整个带宽比例较小，影响不大。但对OFDM子载波（子载波带宽为15kHz）来说，影响较大。
同样，频偏会产生相位噪声，易导致高阶调制符号星座点的错位、扭曲，从而产生ICI。

3、OFDM对时间和频率同步要求严格
时间偏移误差会导致OFDM子载波的相位偏移，会导致符号间干扰（ISI）；而频率偏移误差则会导致子载波间失去正交性，带来子载波间的干扰ICI。
OFDM系统通过设计同步信道，导频和信令交互，以及加入CP，目前已经能满足系统对同步的要求。

4、存在小区间下行干扰
抑制小区内用户干扰优势明显，但系统本身无法提供小区内多址能力，无法实现自然的小区间多址。需要依赖小区间干扰抑制ICIC技术来辅助抑制。