OFDM本身不是处理ISI的吗?为什么需要循环前缀?

信息处理 OFDM
2022-02-07 03:55:05

据我所知,OFDM和多载波通信的动机通常是由于多径引起的ISI,相当于频率选择信道。现在,通过使用 OFDM,我们通过子载波发送符号,因此频域中的每个符号都受到近似恒定信道响应的影响。那么,为什么还需要循环前缀呢?没有足够的子载波来处理 ISI?

2个回答

OFDM(子)载波仅在某个 IFFT 块长度(和整数倍)上完全正交。多径回波会将一个子载波信号从一个符号块的末尾混合到下一个符号块的开头,使该载波中的符号在最初的一个 IFFT 块长度上不明确。循环前缀将每个符号的长度扩展到一个 IFFT 长度之外,以便可以(希望)在所有正交子载波都被多径回波干扰的信号部分上完成 IFFT。跳过混乱的部分允许(恒定或其他)信道响应大部分被接收器忽略,同时保持所有子载波彼此的正交性。

好吧,事情没那么简单。

CP 可以被认为是连续符号之间的保护期,因此可以避免一个 (OFDM) 符号对另一个 (ISI) 符号的干扰。让我们忘记 CP 并改用零,这样仍然应该避免 ISI。这是完全正确的,但是还有一个问题。

由于信道延迟扩展或频域中的子载波衰减不同,一个 OFDM 符号中的样本也会被加扰。所以,我们仍然需要均衡这个效果。CP的功能来了!一个 OFDM 符号与信道脉冲响应“线性”卷积。如果可以通过某种方式将这种线性卷积转换为循环卷积,那么通道的均衡化就很容易了。我们只需要对我们接收到的OFDM符号和信道进行FFT,并进行简单的点对点划分为FFT(OFDM)./FFT(CHANNEL)(信道应该被零填充以与OFDM符号具有相同的大小)。那么,CP在这里做了什么?CP 通过将 OFDM 符号的最后一个样本插入到第一个样本中,将该线性卷积转换为循环卷积。

如果我们不使用CP并尝试如上所述进行频域均衡,那么子载波之间将存在载波间干扰(ICI)。因此,CP不仅具有避免ISI的功能,而且还避免了ICI,便于频域均衡,而不会引入任何其他问题。