迴圈字首在OFDM中應用(一)

2021-06-02 19:54:06 字數 949 閱讀 4105

本來前幾天有很多想記錄的點滴,但是由於csdn密碼洩露事件,無法登入導致思緒無法整合到當初的意像裡,所以今天打算把偶然發現的乙個『idea』,及時記錄下來,以便以後更好地回憶和修改。

cp在ofdm中可以簡單總結為兩個作用:1)消除isi  2)消除ici。對於第一點,很好理解,當通道的衝激相應長度小於cp的長度時,延時的前乙個符號沒有機會進入後乙個符號的區間來影響,從而可以消除isi。然而對於第二個ici的問題,最初剛接觸ofdm的時候,我是有點朦朧的感覺,外加一點數字訊號處理裡的 迴圈卷積與線性卷積的關係,我大概有個定性理解。來自北郵版通訊原理教材的話 「採用迴圈字首後,通道輸出的後n個樣值(去除cp後)是傳送序列和通道衝激響應的迴圈卷積」

好吧~我們先就看看到底是不是這麼回事,依稀還記得迴圈卷積與線性卷積的丁點關係「在時域上以n為週期對線性卷積的結果作延拓相加得到一週期序列,該序列的主值區間就是n點迴圈卷積的結果」為了不產生混疊n>=n1+n2-1。

我們先用matlab來實驗下通過cp把線性卷積變換為迴圈卷積,這樣做的作用其實就是「保持頻率的正交性」,具體解釋後面會提到。先看程式:

輸出結果:

從中我們可以很清楚的看見:當我們把經過通道後接受到的序列去掉迴圈字首cp的長度後(本題為3),接下來的n點(本題為8)與r2(也就是迴圈卷積結果)相同。而迴圈卷積在頻域是怎麼表示的呢?就是r(k) = s(k)*h(k),而每個s(k)上的資料就是原始的調製資料(也就是經過星座對映後的符號),從這裡我們可以有個直觀的理解:我們把通道劃分為了n個平坦的通道,每個子載波間沒有干擾(也就是相鄰k上的資料不會串擾,每乙個子載波上的資料經過通道後,無非是受到了h(k)的加權,包括幅度和相位),這樣的就大大降低了均衡的複雜度,我們在估計通道特性(csi),無非就是獲得盡可能精確的h(k)的值,然後逆運算恢復原始資料。

結論:當cp長度大於通道衝級響應的長度時,可以完全消除isi和ici。

後記:下篇將從矩陣特性來分析加cp的作用,可以看見矩陣在通訊裡的廣泛運用。

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