降低OFDM系统峰均比的快速算法研究(2)

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不同于传统FDM，其不需要调谐子通道滤波器

缺点对多普勒偏移很敏感

对频域同步问题很敏感

高峰均比（需要使用低功率效率的线性发射机）

循环前缀/保护间隔所造成的效率损失

1.2 OFDM系统的特性和操作原则

1.2.1 正交性

从概念上讲，OFDM是一种特化的FDM，需要有额外的约束条件，即：所有的载波信号是相互正交的。

在OFDM中，需要选择合适的子载波频率，使子载波能够彼此正交，而这意着消除了不需要的载波间的保护频带的子信道之间的串扰。这便大大简化了发射器和接收器的设计，不同于传统的频分复用，各子信道不需要单独的滤波器。

OFDM信号的正交性要求子载波间隔为 Hz，其中TU 秒表示有用符号持续时间（在接收器侧的窗口大小），k是正整数，通常等于1。

举一个简单的例子：设有用的符号持续时间TU = 1ms，其所对应的子载波间隔为的整数倍源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/。N = 1000时的子载波，总的通带带宽NΔf= 1MHz。对于这个符号时间，根据奈奎斯特理论，所需带宽为N Δf/ 2 = 0.5MHz（即，实现我们的方法所需要的带宽的一半）。如果使用了保护间隔，奈奎斯特带宽要求会更低。FFT将导致每符号N = 1000个样本。如果没有保护间隔，这将导致在复值基带信号的采样率为1 MHz，根据奈奎斯特这将需要的基带带宽为0.5 MHz。但是，通带的RF信号是由基带信号乘以造成的通带带宽为1 MHz的载波波形（即，双边带正交幅度调制DSB）所产生的。单边带（SSB）或残留边带（VSB）调制方案几乎只需要一半的带宽来实现相同的符号率（即相同的符号字母长度下高频谱效率为其两倍）。然而，这将对多径干扰更加敏感。

正交还允许系统有一个很高的频谱效率，总的符号率接近等效的基带信号的奈奎斯特速率（即接近双边带的物理通带信号的奈奎斯特速率的一半）。这使得几乎整个可用频段都可以得以利用。OFDM通常具有接近“白色”的频谱，赋予其相对于其他同信道用户的良好的电磁干扰特性。

OFDM在接收器和发射器之间需要非常精确的频率同步；频率的偏差将使子载波不再是正交的，从而导致载波间干扰（ICI）（即子载波之间的串扰）。通常是由不匹配的发射机和接收机的振荡器，或由于运动的多普勒频移的频率偏移所造成的。当由接收器针对多普勒频移进行补偿时，结合多径的情况会使情况恶化，作为反射会出现在不同的频率偏移，从而使问题更难纠正。通常随着速度的增加这种效应会逐渐恶化，而这是一个重要的因素，这限制了在高速行驶的车辆使用OFDM系统。抑制载波间干扰的几种建议技术虽然会有一定效果，不过这会增加接收机的复杂度。

1.2.2 使用FFT算法实现

正交允许使用高效率的调制器和解调器，在接收器端使用FFT算法，在发送器端使用IFFT。虽然自20世纪60年代以来，已经知道一些原则和优势，OFDM因当前廉价的可以有效率地计算FFT的数字信号处理组件，而变成了目前流行的宽带通信方式。

来计算FFT或逆FFT变换的时间必须小于每个符号的时间。以DVB-T （FFT 8k）为例，装置计算时间必须小于等于在896μs。

对于一个8的192点的FFT，这可以近似为：

其中MIPS 代表每秒百万指令

计算需求线性几乎和FFT大小线性相关，因此双号FFT需要双倍的时间文献综述。作为对比，Intel Pentium III CPU在1.266 GHz使用FFTW花费来576μs计算出8 192点 FFT。英特尔奔腾M为1.6 GHz，其花费的时间为387μs。英特尔酷睿3.0 GHz将花费96.8μs。