(5)正交频频分技术有着其他调制方式无法比拟的优势——对抗频率选择性衰落以及窄带干扰。在之前的单个载波系统中,整个通信支路的传输错误可能只是因为一个干扰或者衰落,当然一部分问题可以通过信源或者信道编码解决[4]。
(6)OFDM技术新算法简便;
1。2。2 OFDM的技术缺点
OFDM技术现在还不够完美,在一些方面还是存在着许多缺点的:
(1)对相位敏感
OFDM技术对相位噪声和载波频偏都非常的敏感 [5]。
(2)峰均比过大
OFDM技术靠的是多个正交的子载波独立调制信号,与传统的调制方式比较,OFDM这种合成信号有可能产生比较大的峰值功率,从而带来较大的PAPR[6]。OFDM技术靠各条支路的信号组合传输数据。
(3)对非线性敏感
因为OFDM技术对非线性要求十分敏感,因为峰值的平均功率比很大,所以对线性范围的强求很大。
2 OFDM的技术原理
OFDM系统原理的基本框图如下图2-1所示。发送端将输入的数据编码映射,将调制信号转化成了子载波幅度和相位的信息,并进行离散傅里叶反变换(IDFT)为的是将信息时频域转换,将频谱信号转化为时域信号[7]。OFDM的主要原理是将输入高速的信息源进行编码交织,增加信号传输的有效性,将编码后的数据串/并变换转到时域,这是为了降低计算的复杂度,最后回到频域,再次并/串变换恢复成原始信号解码译码。
图2-1 OFDM系统论文网
由上图清晰可知,输入的高速数据流信号经过信道编码和交织,转换成相位和幅度的信息,此时就需要插入导频同步和定位信息流了,自然而然,接下来就要进行信号的分组了。紧接着串/并变化成OFDM信号经过IFFT后转化到了时域上,时域信号表达式是: (2-1)
上式中:m为频域上的离散点;n为时域上的离散点;N为载波数目。此时,信号在频域上是分开的,为了消除码间干扰,在各串数据之间插入保护间隔(GI),此时信号的表达式是: (2-2)
在时域经过一系列处理后,解调之后的信号表达式是: (2-3)
之后,把已调信号去循环前缀,进行FFT变化,把解调好的信号重新转换到频域上,得到信号表示为: (2-4)
式中:H(m)是信道h(n)的傅里叶转换;Z(m)是符号间干扰和载波间干扰z(n)的傅里叶变换;W(m)是加性高斯白噪声w(n)的傅里叶变换。
同时依据信道的估计值,经过映射解交织和信道解码,得到原来发送的数据。
2.1 OFDM技术通信模型
OFDM的通信模型如下图所示,它会把通话过程中的数据依次划分D0、D4、D8……D1、D5、D9……D2、D6、D10……D3、D7、D11……这几个子序列,每一个子序列都有对应的调制频率,例如第一个子序列调制到f1频处,第二个就到f2频处,依此类推, f1、f2……之间是严格要求两两正交相互独立。
图2。1-1 OFDM技术通信模型
2.2 OFDM技术保护间隔和循环前缀
2。2。1 OFDM技术的保护间隔
多径效应会产生码间串扰,传输结果就会受到影响。它通过串/并变换,把单个高速的信号并行分成一个个子信号,子信号的传输数据少,符号周期成倍增长,那么多径时延与符号周期的比值减小。在OFDM技术系统中,保护间隔的长度有一定的计算规则是要求大于延长度的,这样多径时延产生的干扰就不会对相邻信号的判定产生干扰[8]。
保护间隔一般大于多径的时延,这样在FFT中,信号的相位不易发生跳变。相反,如果时延过长超过了保护间隔的时间,那么就很有可能在FFT过程中产生相位跳变,这就会出现传输错误了,也就是信道干扰。