LTE学习笔记（三）

OFDM的概念

• OFDM本质是一个频分系统，但传统的FDM相邻的载波间需要很宽的保护带，频谱利用率低。
• OFDM通过子载波之间的正交，大大地提升了频谱的效率。
  • 如何实现？——通过FFT（快速傅里叶变换）
  • 为什么最近20年才逐渐实用？——DSP芯片的发展

OFDM基本原理

• OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）基于FDM技术发展而来
• OFDM与传统的FDM技术不同：
  • 采用多载波（成为子载波）来传送信息流，所以可以看做是一种多载波传送技术
  • 各子载波之间彼此正交，所以在相同的无线链路中，多路信号可以并行传送，整体速率可以增加至M倍。

OFDM处理基本流程

处理基本流程示意

OFDM发射机结构

• OFDM发射机的核心模块
  • IFFT（逆FFT）：将大量的窄带（子载波）频域信号，经过IFFT后形成时域信号

  • 加入CP（循环前缀），将每个OFDM符号的尾部的一段复制到符号之前

    
    
    发射机结构

OFDM的优势与劣势

• 优势
  • OFDM的长符号几乎可以完全抵抗多径的干扰
  • 为宽带信道提供更高的频谱效率
  • 灵活的带宽
  • 通过FFT与IFFT实现相对简单
• 劣势
  • 频率偏移与相位噪声会导致严重问题
  • 多普勒频域影响子载波正交性（在移动环境下，由于终端移动而引起的多普勒频谱扩展同样会引起ICI，这就要求系统设计时合理地配置各种参数以尽量降低ICI对检测性能的影响）
  • 某些OFDM系统具有较高的PAPR（峰值平均功率比—Peak to Average Power Ratio，简称峰均比）。OFDM系统由于发送频域信号，峰平比(PAPR)较高，从而会增加了发射机功放的成本和耗电量，不利于在上行链路实现(终端成本和耗电量受到限制)。在未来的上行移动通信系统中，很可能将采用改进型的OFDM技术，如DFT-S(离散傅丽叶变换扩展)-OFDM或带有降PAPR技术(子载波保留、削波)的OFDM。
  • 要求精确的时间和频率同步