我在各种文献中听说带限通道使用脉冲整形滤波器。顺便说一句,在 OFDM 中它使用循环前缀来克服 ISI,所以我想知道 OFDM 是否不使用脉冲整形滤波器。
OFDM是否使用脉冲整形滤波器?
脉冲整形滤波器的目的不是像 OP 的问题所暗示的那样克服 ISI。使用脉冲整形滤波器的唯一原因是频谱效率,如果处理不当,可能会在此过程中引入 ISI。为了限制带宽,脉冲整形必须将每个脉冲的时域响应扩展到符号边界之外,但可以这样做使得响应在其他脉冲的符号判定位置通过零(奈奎斯特整形滤波器,升余弦过滤器等)。
时间上的矩形脉冲是频率上的 Sinc 函数,Sinc 的主瓣仅以 1/f(20 dB/十倍频)滚降,如单载波矩形脉冲调制的蓝色频谱所示情节如下。红色光谱显示了显着的优势是通过脉冲整形进行光谱控制:
请注意上图中的这一点,以直观地了解为什么我们不太关心对 OFDM 使用脉冲整形(或者何时我们可能想要考虑使用它)。上面的蓝色光谱以 1/f 滚动,其中 f 与符号率成正比。如果我们将单个载波的符号率降低一个因子,我们以相同的因子等效地增加频率滚降率。OFDM 将单载波调制转换为子载波,每个以蓝色表示上面的频谱,每个子载波的带宽都大大减少,因此总体而言,生成的波形在超出其主要占用带宽的频率上扩展得更少,如下式所示在哪里是每个子载波的符号率。
因此,以上面的蓝色频谱图为例来回顾一下:这里我们看到了 1 MHz 符号率 (1 MSymbol/sec) 单载波调制的结果,并注意到在图的范围内频谱滚降在 5 MHz 偏移时约为 -35 dB。考虑如果我们改为使用 64 个载波发送相同数量的数据,所有载波的速率都降低了 1 MHz/64,并且频率间隔相同(正交载波间隔)。产生的频谱将主要位于 1 MHz 的频率跨度内,末端的载波对超出该范围的频谱贡献最大,具体而言,我们预计在 5 MHz/64 = 78.125 KHz 偏移时约为 -35 dBc . 如果没有任何额外的脉冲整形,与上面的红色图(这是一个单载波脉冲整形波形)看起来并没有太大的不同!
如果我们想让频谱更紧密(收益递减),我们当然可以应用脉冲整形来相应地减少相邻的泄漏项,但在这样做的过程中,我们会破坏 OFDM 的一个关键特性,即所有子载波之间的正交性。考虑任何带有矩形脉冲的单载波 QPSK/QAM 调制的频谱(没有进一步的脉冲整形):这是频率上的 Sinc 函数,每个零点间隔为在哪里是脉冲持续时间。当该调制专门用于每个 OFDM 子载波(通常是这种情况)时,这些空值最终会以每个其他子载波正交为中心!一旦应用了任何脉冲整形,零点就会在频域中扩展得更广,因此失去了宝贵的正交性特征。
OFDM 本身不使用脉冲整形滤波器。光谱形状是固有的。
有些系统将脉冲整形滤波器应用于 OFDM 信号,但我将其称为“OFDM 加脉冲整形滤波器”,而不仅仅是“OFDM”。