[培训-无线通信基础-10]：正交频分复用（OFDM、符号间多径干扰）
作者：互联网
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前言：
第1章 OFDM的系统模型
1.1 符号间干扰概述
同一个发送信号，不同传输路径，到达接收机的时间不同。而发送端是连续发送符号的，这就导致相邻符号之间由于多径存在干扰。
OFDM技术也是一种能够解决相邻符号之间干扰的技术之一。
1.2 OFDM的理论系统模型与实际实现模型
备注：
子载波的幅度是通过在其周期内的积分求得的（傅里叶变换），且基波分量的周期是最大的。
子载波之间的正交性，表明在某一子载波的整个周期的积分（求子载波幅度）区间，其他子载波的积分为0，表明其他相邻的子载波对某一子载波的积分没有影响。
备注：
- 每个子载波符号的持续时间扩展成原先串行数据持续时间的N倍，这就意味着OFDM符号抗多径的能力提升了N倍。
- 二进制比特的速率越高，发送二进制调制符号的时间越小，二进制比特的脉冲效果越明显，所需要的频谱就越宽，抗多径的能力越弱。如下图所示：
备注：
OFDM信号的幅度，有点类似于城市中马路上的人流量，上下高峰期的时候，人流量非常大，时平均人流量的N倍，而大部分时间，人流量接近平均人流量。
而马路就类似通信中的功率放大器，马路如果按照最大人流量设计，就导致马路大部分时间是空闲的，利用率不高，如果按照平均人流量设计，就导致高峰期时，导致拥挤、变形。
第2章 OFDM的数字实现
上图是每个子载波单独进行上变频调制，在LTE中，载波信号的频率为n*15K， n=1，2, 3, 4; 然后在进行叠加。
这种方法的优点是：直观。
这种方法的缺点是：需要n个上变频器，硬件成本较大。
在实际的4G LTE和5G NR的实现中，采用了上述图形的等效变换的功能框图：先进行叠加，后进行上变频，而实现这个等效变换的关键就是傅里叶逆变换，这就是傅里叶逆变换与OFDM的关系！
实现OFDM的技术手段有多种，其中傅里叶变换是一种目前最有效的手段！！！
上述的等效变换是把4G LTE基站的实际实现与理论的调制解调、OFDM等技术理论进行关联起来的核心与关键！！！否则的话，我们很难把实际系统的功能实现与技术理论直接对应起来。
如下图所示：
备注：
（1）等效后的基本过程：
- 先串并转换、
- 然后傅里叶逆变化，
- 然后再进行并串转换，
- 最后再进行上变频。
（2）能实现上述等效变化的前提条件是：
- 各个子载波时间是正交关系
- 傅里叶频域到时域的数学分析工具
第3章 OFDM是如何对抗多径效应的
备注：
- GI使得单个符号的发送时间增长，则数据发送的速率降低。
- 在OFDM系统中，由于Ts较大，增加的GI长度占整个Ts的比例较小，因此效率损失较小
- 在单载波的系统中，Ts较小，如果增加GI, 则GI占用整个Ts的比例较大，效率损失就较大，这就为什么在单载波系统中，没有增加GI的原因。
备注：
- 上述OFDM时域信号的不完整性，OFDM的时域信号遭到了一定程度的破坏，这就导致子载波间的干扰，这是因为，OFDM任意时刻时域信号，实际上是无数个子载波频域信号的叠加。任意时刻的时域信号幅度的变化，导致内生的频域信号子载波幅度的变形，有可能导致OFDM内在的子载波正交性遭到破坏。
为了解决上述问题，引入了循环前缀CP的概念。
第4章 OFDM的基本参数设计
备注：
N越大，子载波越多，传输效率越高，但抗频偏的能力越弱，抗多普勒频移的能力越弱。
N越小，子载波越少，传输效率越低，但抗频偏的能力越强，抗多普勒频移的能力越强。
第5章 OFDM的无线资源管理: 正交频分多址
频分多址：不同用户使用不同的子频率或子载波传输业务数据（而不是公共信道数据）。
正交频分多址： 多个用户共享分时、分频共享相同的无线资源。
备注：
- OFDM不仅仅根据不同用户对子载波数量的需求来分配子载波的个数。
- OFDM还可以根据不同用户频率选择性信道特性，分配特定频率的子载波。
第6章 OFDM的应用
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