原创 【博客大赛】OFDM信号发送接收原理解析

OFDM信号发送器的原理是：用户信号以串行的方式输入发送器，速率为R码字/秒。这些码字先被送入一个串行－并行变换器中，使串行输入的信号以并行的方式输出到M条线路上。这M条线路上的任何一条上的数据传输速率则为R/M码字/秒。

该OFDM码随后被送入一个进行快速傅立叶逆变换的模块，进行快速傅立叶逆变换。快速傅立叶逆变换可以把频域离散的数据转化为时域离散的数据。由此，用户的原始输入数据就被OFDM按照频域数据进行了处理。计算出快速傅立叶逆变换样值之后，一个循环前缀被加到了样值前，形成一个循环拓展的OFDM信息码字。

添加循环前缀技术利用的是离散线性系统原理中的一个概念。我们知道，在连续时间域，两个时域信号的卷积就等于这两个信号频域形式的乘积。但是，这在离散时域的情况下一般是不成立的，除非使用无限大的样值点N或者至少一个卷积信号是周期性的（在该情况下，信号可以被圆周卷积）。因为我们只能使用有限的样值点N，所以只能利用循环前缀使OFDM信息码在我们感兴趣的时间区内呈现周期性。

循环拓展信息码的样值再次通过一个并行－串行转换器模块。然后按照串行的方式通过信道（经过适当的滤波和调制）。在传输过程中，信道的冲击响应对时域信号造成了干扰。由于循环前缀使所传输的OFDM信号表现出周期性，这种卷积就成了一种圆周卷积。根据离散时间线性系统原理，这种圆周卷积就相当于OFDM信号的频率响应和信道频率响应的乘积。

接收器完成与发送器相反的操作。接收器收到的信号是时域信号。由于无线信道的影响发生了一定的变化，接收到的信号经过一个串行－并行的转换器，并且把循环前缀清除掉。

清除循环前缀并没有删掉任何信息。循环前缀中的信息是冗余的。使用循环前缀是为了保证前面提到的卷积特性的成立。

循环前缀的另外一个好处是可以消除码间干扰。我们要求循环前缀的值比信道内存更大一些。多径信号引起先发信息码字的滞后到达而影响当前信息码字，从而产生码间干扰。但是，事实上，码间干扰仅仅会干扰当前信息码的循环前缀。因此，使用适当大小的循环前缀就能够使OFDM技术消除码间干扰。

在清除了循环前缀之后，信号将会经过一个快速傅立叶变换模块，把信号从时域转变回频域。信号经过一个并行－串行转换模块进行并串变换，就完成了对原始OFDM信号的接收。

为了提高OFDM的信息传送能力，人们对OFDM的加载算法进行了广泛的研究。OFDM系统的每一个子信道都有两个参数须要决定，即发送功率和数据传输速率。在各个子信道之间有效地分配功率和数据就可以提高系统效率。此类有效地进行功率和数据分配的算法被称为加载算法。

加载算法可以按照被优化的资源和所规定的限制条件来分类。在速率适应算法中，大家感兴趣的是在总功率的限制下，如何使总数据传输速率最大化，当然还要满足一定的误码率要求。