【无线通信】OFDM_通信原理入坑之路知乎

前言

这是一篇我在学习《无线通信基础》教材书第4章的过程记录，希望通过这种方式督促我自己学习，能真的学懂书中的知识，同时留下记录。

一、OFDM是什么

OFDM是一种子载波频域相互混叠，时域相互正交的MCM多载波调制技术。

什么是正交，简单理解就是在一个周期内不同信号乘积的积分是0，相同信号乘积的积分不为0，这就方便了解调。

书中这里给出基函数（因为是正交，所以有正交基）。

下面给出了OFDM时域和频域的情况： 

 下面给出OFDM的复基带信号表达式：

 这里的调制应该是IQ调制（对于IQ调制，下面有一篇文章，大佬写的很详细的）【通信原理 入坑之路】—— 详解IQ调制以及星座图原理-CSDN博客

 下面也简单了解一下射频信号s(t)是怎么来的吧

首先最基本的OFDM基带信号可以写成：

 注意这里是复信号（应该是复信号包括的信号更加全面吧）

 把复数和复指数都展开可以得到

OFDM射频表达式是：

 把z(t)带入得

 OFDM调制实际上就是由N个IQ调制叠加的结果，输入的IQ数据分别为：ak、bk，IQ调制的载波频率分别为：ωc+kω0。

二、IDFT/DFT快速实现 

书中通过对信号进行时域离散采样推导出了可以用IDFT和DFT实现OFDM的调制与解调，进而用FFT高效实现。

这种公式的推导总感觉缺少直观的理解，但是就是能推导出来，很神奇。

三、循环前缀

为了消除码间串扰，可以在相邻的数据块之间插入一定长度的保护间隔。至于为什么插入保护间隔可以达到消除码间串扰的效果，主要原理有两个方面：

1. 时间域上的消除：插入保护间隔可以通过增加时间间隔来避免相邻数据块之间的重叠。这样，即使存在传输路径上的多径效应和时钟偏移等因素，接收端也可以在保护间隔内识别和解调数据，而不会受到前一个数据块的干扰。

2. 频率域上的消除：插入保护间隔还可以通过频率选择性衰落的影响来减少码间串扰。频率选择性衰落是指信道对不同频率的信号有不同的衰落特性。插入保护间隔使得接收端在频率上可以较好地区分相邻数据块，从而减少码间串扰的影响。

下面这两位博主的文章解释的非常清楚，可以看一下：

OFDM消除ICI和ISI的原理剖析_保护间隔消除-CSDN博客

为什么循环前缀可以对抗ISI？ - 知乎 (zhihu.com)

四、信号估计

这里先简单学习一下信号估计，书上给的太理论了，没有实现的代码之类的，我再网上找一下在学习一下，单独记录一篇吧。

信道估计是使用接收信号表现出来的各种状态来对信道的特性进行估计的过程。信道估计是信道对输入信号影响的一种数学表示。
信道估计可以定义为描述物理信道对输入信号的影响而进行定性研究的过程，是信道对输入信号影响的一种数学表示。如果信道是线性的，那么信道估计就是对系统冲激响应进行估计。信道估计的目标就是使某种估计误差最小化，同时还要尽量降低算法的复杂度，并具有可实现性。
为了在接收端能够准确地恢复发射信号，需要对信道的冲激响应进行估计，这就是信道估计。
（引自：https://blog.csdn.net/qq_36554582/article/details/108918657）