正交頻分復(fù)用OFDM是什么意思？
正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM) 是寬帶數(shù)字通信的常用調(diào)制方案。它使用許多間隔很近的正交子載波信號(hào)并行傳輸數(shù)據(jù)，其中每個(gè)子載波信號(hào)都采用各自的調(diào)制方案。 OFDM 提供頻譜效率、抗多徑干擾性和零載波間干擾等優(yōu)勢(shì)。很多最新的無(wú)線和電信標(biāo)準(zhǔn)都采用了這種策略，例如數(shù)字廣播、xDSL、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和5G新空口(NR) 技術(shù)。
正交頻分復(fù)用 (OFDM) 把數(shù)據(jù)分割到所有載波上，并通過(guò) 10s、100s、1,000s 近載波來(lái)傳輸信息。由此，符碼時(shí)間將會(huì)縮減同等比例。載波間隔是符碼率的倒數(shù)，因而各個(gè)載波之間不會(huì)彼此干擾 (例如，載波呈現(xiàn)正交)。OFDM 信號(hào)中的其它分量可用于緩和信號(hào)信道估測(cè)和接收機(jī)同步，同時(shí)添加循環(huán)冗余以消除先前符碼引起的干擾。憑借上述優(yōu)勢(shì)，OFDM技術(shù)成為大多數(shù)現(xiàn)代無(wú)線和有線通信系統(tǒng)的理想調(diào)制技術(shù)。
OFDM調(diào)制解調(diào)原理
OFDM調(diào)制解調(diào)的核心原理是將高速數(shù)據(jù)流分解為多個(gè)正交子載波上的低速并行信號(hào)，利用 IFFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制、FFT實(shí)現(xiàn)解調(diào)，通過(guò)正交子載波提升頻譜利用率并減少干擾。
圖2 OFDM調(diào)制解調(diào)原理圖
從時(shí)域上來(lái)看，OFDM實(shí)在發(fā)射端發(fā)送N路子載波，這些信號(hào)在空間中疊加，在接收端接收到疊加的信號(hào)，將疊加信號(hào)分別對(duì)各個(gè)子載波做相干解調(diào)，就可以得到各路子載波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜。各路子載波的疊加公式的物理意義可以看作對(duì)不同載波上的信號(hào)Bi做傅里葉反變換
因次OFDM可以利用IFFT實(shí)現(xiàn)，發(fā)射端的IFFT模塊對(duì)各個(gè)載波疊加后的波形進(jìn)行了計(jì)算，從而無(wú)需發(fā)送大量載波；而接收端的FFT模塊可以直接計(jì)算得到各路信號(hào)，而無(wú)需對(duì)每一個(gè)載波進(jìn)行相干解調(diào)。
請(qǐng)參考圖3 頻域和時(shí)域中的 OFDM。在OFDM 中，頻率子頻譜是sinc 形狀。為了提高頻譜效率，子頻譜會(huì)重疊，但由于它們存在正交性（以π/2 的倍數(shù)位移），因此它們彼此間不會(huì)形成干擾。
在時(shí)域中，符號(hào)是在固定的時(shí)間窗口中具有等距載頻fn 的正弦曲線的總和。在本例中，單個(gè)信道的4 個(gè)頻率上有4 個(gè)子載波。在進(jìn)行反向快速傅立葉變換(IFFT) 之后，橘色跡線相移了π。
圖3 頻域和時(shí)域中的 OFDM
OFDM的優(yōu)點(diǎn)
OFDM具有調(diào)制效率高和可以克服多徑效應(yīng)和碼間串?dāng)_的問(wèn)題，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
OFDM有什么缺點(diǎn)？
OFDM 有兩個(gè)明顯缺點(diǎn): 一個(gè)是插入循環(huán)前綴降低了頻譜效率，另一個(gè)是存在極大的帶外發(fā)射。相比之下，濾波器組多載波 (FBMC） 的優(yōu)勢(shì)在于能夠高效利用所分配的頻譜，以及能夠?yàn)轭l譜感知應(yīng)用生成或占用頻譜 "空洞"。
圖4顯示了 OFDM (橙色軌跡) 和 FBMC (藍(lán)色、綠色和黑色) 頻譜的仿真結(jié)果。
我們可以使用 SystemVue軟件及其5G基帶探測(cè)程序庫(kù)可以證明這一點(diǎn)。圖4顯示了 OFDM (橙色軌跡) 和 FBMC (藍(lán)色、綠色和黑色) 頻譜的仿真結(jié)果。FBMC 頻譜有從 2 (藍(lán)色) 到 4 (黑色) 不同的重疊系數(shù)，與 OFDM (橙色) 相比，F(xiàn)BMC 在帶外頻譜功率方面有所改善。
