作者：keely wagner 来源：《电子产品世界》

用ofdm把高数据率压缩在窄宽带中

高比特率和带宽稀缺之间的矛盾为设计高速数字无线电提出了挑战。带宽保护对于拥挤的ｒｆ频谱是关键，但随着比特率的增大，对于给定的数字调制构象也需要合适的带宽。增大比特率的另一后果是增加了符号间干扰（isi），这是由于多通路传播如同数字符号时间近似于ｒｆ信道的延迟传播时间。正交频分复用（ofdm)利用正交和反快速付里叶（ifft)原理通过把多频载波压缩到窄频带内，为上述难题提供了一个解决方案。同时，ofdm扩展了符号时间并为减少大部分isi提供了保护时间。

普通的频分复用在不同的频率载波上传输不同信息符号。ofdｍ利用正交原理把多频载波压缩到一个较窄的带宽内而保证各个副载波是相互独立的。可把正交原理理解为着眼于时域或频域。

在时域中，用下式表示一个ofdm符号是可行的：

一个ofdm符号是时间周期ｔ内ns频率副载波求和，起始时间是ts。多元乘子dk代表第k个副载波的调制信息。观察该方程式的极限结果，每个副载波在符号期间具有一个整数周期(图１）。

假若用s(t)乘频率信号i/t，解调第i个副波载波，然后积分结果，得到：

注意，对第i个副载波，其积分结果是由ｏｆｄｍ符号时间定标的多元乘子di。对于任何其他副载波，其结果是零，因为在一个整数周期内取正弦波积分。

在各个副载波的频域图中可以容易地看到所选择正交副载波的影响（图2a）。各个副载波在适当的频率补偿处是正弦函数，因为在正弦波求和处为矩形窗口。每个副载波的峰值在频率上对应其他副载波的零点。因此，这可以分离解调每个副载波，尽管频谱都是重叠的。副载波求和导致频谱顶端是近似平直的(图2b）。副载波数大,所导致的带内频谱就较平直,带外延伸也较少。

编码和交错

ofdm的一个重要特点是其抗深、窄衰落。在单载波系统中，深衰落可消除整个信号。因为ofdm频谱是由很多载波组成的，所以用前向纠错(fec)编码可补偿少量载波的丢失。编码ofdm(有时称之为cofdm）往往用两个链接码以及至少一个交错器来改正信道引起的错误和载波差相干扰。编码和交错之后，二进制信号变换为调制的符号，通常为ｍ－qam或ｍ－psk(见图３）。

ofdm利用信道估算和改正的系统来改进信号接收。某一频率和／或时序间隙供已知导频信号的传输用。这些信号有助于估值信道特性并校正它们。导频可以几种方式插入。一种方法是在每个ofdm符号的不同频率间隙分散导频。从导频信号的被测参量，可用外推法求每个副载波的信道时间和频率效应。

另外一种方法是周期地发送全部ofdm符号做为组合导频。在这些导频符号期间测量所有频率的信道效应。用设置副载波频率中的少数导频跟踪剩余数据符号包中的频率漂移。

ifft/fft

把下式与s(t)相比较：

它们具有相似性，这允许用ｉfft在正交频率进行数据符号和导频的有效变换。对接收信号进行相反运算，用fft变换正交频率为接收符号。在fft／ifft单元之前，串行信号变换为并行信号，对所有副载波同时执行变换。变换之后，信号变换回串行数据流。

isi中传输信号的时延拷贝与所需要的接收信号相干扰，isi是多通路传播引起的主要问题。假若信号拷贝达到数据符号时延（用称之为延迟扩展的量量测）的较大比例，则可产生符号误差。

增加安全时间可使一个ofdm符号几乎完全避免小于预定值的延迟扩展。安全时间或循环首标是ofdm符号的最后部分的拷贝，把它加到符号的开始，通常选择安全时间至少为最大所期望的延迟扩展的４倍（见图４a）。只要安全时间大于ｒｆ信道中的最长有效延迟就能保证正交。在这种情况下，前一个符号的时延能量在安全时间结束及新符号开始前将耗尽，而所需要信号的延迟拷贝在符号时间仍将具有整数周期数(见图4b）。