#1 楼
OFDM的一个不错的功能是它为调制器和解调器提供了一种非常简单的结构:给定一组符号(通常是复数,取自诸如BPSK,QPSK或QAM的信号星座图)对于每个载波,调制器可以使用反向离散傅立叶变换来实现,通常使用FFT来实现。每组符号(每个载波一个)被转换以产生OFDM符号,然后将其发送到信道。通常将DFT长度选择为大于所需载波的数量,以允许在系统奈奎斯特速率附近有一些“保护带”。除了上述基于DFT的结构之外,大多数OFDM系统还包含循环前缀,这允许在频域中简单实现均衡器。均衡可以在多径环境(例如,许多无线通信场景)中提供改善的链路性能。如下所述,它也可以用于辅助同步。
简单的结构可以传递给接收器;可以使用与发射机使用的逆变换来解调OFDM波形,从而产生原始符号值。在发射机处使用的与逆DFT相反的是“常规”(正向)DFT。因此,您经常会看到OFDM接收机的前端带有“ FFT”块。变换的输出包含映射到每个载波的符号值,包括构成保护带的所有未使用的符号值。解调器提取每个感兴趣载波的(复数值)幅度,并将其传递给任何其他解码逻辑(如上所述的均衡,信道解码,映射到位等)。
但是,答案通常不是那么简单;以上说明忽略了实际系统必须解决的一些重要问题:
定时同步:当您真正考虑如何构建OFDM接收器时,您会遇到的第一个问题是如何将接收器的FFT帧与传入样本流对齐。需要与OFDM信号的符号定时同步,以使接收器的FFT操作与观察到的样本流中的适当时间段正确对齐。
这可以使用基于相关的方法来实现。如前所述,大多数OFDM波形都包含循环前缀,这是一种向发送的波形强制添加一些圆形周期性的方案。可以在接收机处利用它来获得符号定时;定时检测器仅使用与发射信号及其循环副本之间的已知周期相称的滞后,简单地计算出观察到的符号流的滑动自相关。结果的幅度将在与每个OFDM符号的开始相对应的瞬间达到峰值。
频率同步:精细的频率同步对于稳健的OFDM接收也是关键,因为频率误差会引起载波间干扰。还可以使用定时同步器的相关器输出来估算频率误差的校正。如前所述,在每个OFDM符号的开始,以等于循环前缀延迟的滞后量观察到的流的自相关具有很大的幅度。相关器输出的相位提供了每个符号时间过程中相位漂移量的度量。可以将“每单位时间的相位漂移”的度量改写为“频率漂移”的度量。如果接收器可以安全地假设频率误差在符号时间范围内是恒定的(这在许多情况下是合理的),则可以在计算DFT之前消除整体频率偏移。
对于每个载波,甚至可能还要解决更多的问题,具体取决于每个载波所使用的调制方式。对于简单的BPSK情况,如果您需要一个相干的接收器,您可能还需要担心相位同步。但是,定时和频率的同步是关键的实现细节,在OFDM接收器结构的讨论中常常会掩盖这些细节。
评论
$ \ begingroup $
直到我们介绍多普勒... :-P
$ \ endgroup $
–太空
2011年11月7日,下午3:48
$ \ begingroup $
多普勒频移(以及所有其他频率偏移源)就是我在上面的“频率同步”项目符号中所讨论的。在极少数情况下,您有一种无法在接收器中处理频率偏移的感觉。根据您的要求和系统拓扑的不同,解决问题的方式可能有所不同,但是问题仍然存在。
$ \ endgroup $
–Jason R
2011年11月7日,13:45
$ \ begingroup $
我看到了,但是我要指出,根据我已阅读的大量文献,多普勒扩展似乎是OFDM的克星,比基于时钟的典型频率偏移更是如此。为什么我不知道。
$ \ endgroup $
–太空
2011年11月7日14:39
$ \ begingroup $
我希望复数值自相关峰的角度只能用于微调频率同步。较大的班次呢?在这方面的最佳做法是什么?孤立的导频音?感谢您的出色回答!
$ \ endgroup $
– sellibitze
2012年9月15日15:35
#2 楼
通常,OFDM是使用FFT解调的。但是,如果载波数量很少,则可以使用少量正交正交解调器(1-bin DFT或复数输出Goertzel滤波器),具体取决于载波数量与log(n)的关系。每个DFT帧的长度(每个帧的所有载波的频率与导频彼此正交的长度)。您还需要找到一种同步解码帧的方法,以便它们不会越过编码帧的过渡时间(也不会在每次过渡的开始时出现多径问题的可能性都很高)。
评论
您确定载波是BPSK调制的吗? QPSK或QAM可能正在使用。另外,OFDM解调通常不只是在六个并行通道中对BPSK进行解调,而且您可能还需要关注诸如循环前缀等问题。了解BPSK调制。您可以尝试一下gaussianwaves.com/2010/10/…