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最近在学习OFDM,特地记录下一些学习的历程。
从OFDM字面上不难看出,OFDMA是正交+频分复用,因此也是一种复用技术。
OFDM不是LTE的独有技术,当然必须承认是LTE让OFDM变得如此受重视。
事实上,ADSL以及WLAN、DVB都采用了OFDM技术
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1.什么是正交的子载波?
OFDM技术最关键的描述是正交的子载波,什么是正交的子载波,很多书籍中都一笔带过。开始我以为是类似于CDMA的概念,也就是每个子载波上承载的码不同,自然正交了。
实际上OFDM并不是这个概念,而是子载波之间是正交的,与承载信息无关。这样,就要求子载波不能随意找,必须满足一定的条件,也就是各个子载波的频率是基波频率的整数倍。满足这个要求后,频域上每个子载波的峰值正好是其他子载波的零点。
实际上,寻找正交一直是通信界孜孜以求的事业,Walsh码的正交以及子载波的正交让人叹为观止,都离不开数学。
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2.多载波
OFDM技术需要并发多个载波,这也是OFDM技术的特点,类似于计算机里的并行总线与串行总线的差别。
LTE中可以并发128个载波~4096个载波。
多载波在时域上会造成幅值叠加,形成很大的峰均比,与CDMA技术类似。3.优缺点
优点:子载波数量多,可对抗频带上的窄带衰落。
子载波上承载的速率低,可减少信道均衡的压力,抗干扰。
缺点:对频率的精度要求高。
峰均比高。
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4. OFDM的实施
OFDM的实施离不开IFFT/FFT(快速傅里叶逆变换/快速傅里叶变换),其中IFFT将信号从频域转换为时域,FFT将信号从时域转换为频域。
如果不将信号从频域转换为时域,根据OFDM的特点,每个子载波上都承载了信号,因此必须在信道上同时传送这些子载波。显然,这个工作需要先产生子载波,再承载信号,再线性叠加,输入到信道上。这种方法需要大量的硬件开销,参见OFDM的前世今生,是无法实施的。
(附注:这是当时的理解,与实际情况还是有出入的,保留在这里是为了让大家看到理解OFDM并不容易,如何理解OFDM中的IFFT/FFT的确是一个很大的挑战。合理的解释参见如何理解OFDM中的FFT以及IFFT一文。)
IFFT的具体计算过程如下:
1. 输入为N个信号数值(N=256~4096),信号数值是调制后的信号值,称为符号。OFDM调制还是采用高效的QAM方式,因此符号是复数。
2. IFFT没有单独的算法,采用的还是FFT算法,IFFT=共轭(FFT(输入共轭/N)),也就是求输入的共轭复数,除以N,进行FFT运算,得到的结果再求共轭复数,就是IFFT的结果。
3. IFFT的输出结果仍为N个数值。
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到今天,可以说基本上把OFDM给搞清楚了,有点像阿基米德的感觉,“我知道了!”,爽!
以下罗列一下学习过程中对OFDM的误解和疑问:
1. 所谓正交,是类似于CDMA的概念,也就是每个子载波上承载的码不同,自然正交了。(错)
2. 为什么IFFT前需要进行QAM调制?
3. 是先进行QAM调制,再进行串并转换;还是先进行串并转换,再进行QAM调制?
4. IFFT后为什么需要并串转换?
5. 并串转换后符号率为什么没有提高?
6. IFFT将信号从频域转换为时域,FFT将信号从时域转换为频域是什么意思?
7. 可以发送用FFT,接收IFFT吗?
8. IFFT/FFT中采样点N是什么意思,与子载波数量有关系吗?
9. IFFT输出的是一个OFDM符号还是N个OFDM符号? 10.IFFT输出后为什么不用扰码? 11.FFT采样点数量与信号频率的关系?
导 读
【定义】
什么是OFDM?
【概述】
OFDM的前世今生
【OFDM解惑】
OFDM的学习历程
问题与解答
如何理解LTE中OFDMA的处理过程
如何理解OFDM中的时域与频域转换
如何理解OFDM中的FFT以及IFFT
如何理解OFDM中的采样
OFDM到底高不高效?
如何理解子载波的带宽?
LTE中为什么先预编码再OFDM调制?
【推荐教材】
《LTE教程:原理与实现》第3版
深入讲解OFDM技术的原理以及实现方式
【推荐培训】
OFDM技术进阶培训
最透彻的中文OFDM课程,深入理解LTE和WiFi的钥匙
【相关术语】
LTE | IFFT | FFT
【扩展阅读】
影响OFDM峰均比的几个因素
Walsh函数与傅里叶函数,联结超乎想象!
CDMA与OFDM,异曲同工之妙
【定义】
什么是OFDM?
【概述】
OFDM的前世今生
【OFDM解惑】
OFDM的学习历程
问题与解答
如何理解LTE中OFDMA的处理过程
如何理解OFDM中的时域与频域转换
如何理解OFDM中的FFT以及IFFT
如何理解OFDM中的采样
OFDM到底高不高效?
如何理解子载波的带宽?
LTE中为什么先预编码再OFDM调制?
【推荐教材】
《LTE教程:原理与实现》第3版
深入讲解OFDM技术的原理以及实现方式
【推荐培训】
OFDM技术进阶培训
最透彻的中文OFDM课程,深入理解LTE和WiFi的钥匙
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