OFDM 对采样时间偏移的敏感度(采样之间时间间隔的一半)

信息处理 解调 OFDM
2022-02-01 20:50:48

在简单的 QAM 调制中,符号同步是至关重要的:样本需要精确对应于发射符号的时间(或内插和重新采样)。

这就是开发像 Muller-Muller 这样的符号同步方法的原因。我称之为 - 为了将其与粗略的 OFDM 符号同步(无需插值和重新采样即可实现)进行对比 -精细符号同步或小于样本之间的时间间隔同步。

现在的问题是,这种精细同步对于 OFDM 是否重要。在OFDM中,循环前缀比样本之间的时间间隔长得多,而且还有FFT。目前尚不清楚在 OFDM 的情况下是否真的需要精细符号同步。可能是保护间隔+ FFT 使其变得不必要。

精细同步无关紧要的一个原因是保护间隔(循环前缀)的目的是使解调对信道响应(由于反射的多路径)不敏感。

OFDM是否重要执行精细,即小于样本之间的时间间隔同步?

编辑:本书似乎在“5.2.4 同步错误”部分讨论了这个问题,它说时间偏移会导致旋转 - 远离中心的子载波的强度增加 - 需要更仔细地阅读。

3个回答

是的,精细的时序同步对于 OFDM 来说仍然非常重要。如您所知,FFT 通常用于在正确同步并去除循环前缀后解调 OFDM 信号。要查看如果您没有及时精确同步会发生什么,请回忆一下DFT 的时移属性

x[nl]X[k]ej2πklN

也就是说,任意时间偏移(不必是整数才能使该公式有效)导致每个输出箱中的线性相移与其与零频率的距离成比例。l

因此,靠近频带中心的子载波不会受到太大影响,但是当您向外移动时,您的解调信号将经历越来越多的相位旋转。该相位旋转与未知的时序误差有关,并且该值可能会因符号周期而略有不同(假设您也没有完美的符号率同步)。这一切都导致性能下降。l

解决方案?就像任何其他数字调制格式一样,您需要在 OFDM 中进行精细的符号同步。

假设频率锁定,OFDM 不需要任何每样本精细时间同步或任何每样本插值。相反,接收器可以与整个 OFDM 帧同步,或者在 IFFT 之后确定帧时间到采样时间偏移(可能包括小于采样之间的时间间隔分量),以便对任何(线性、因此非常确定性)每个正交子载波中的相位旋转。如果每个 OFDM 帧中有足够的导频音或其他冗余,这些校正甚至可以在初始解调完成后完成,而无需任何采样时间或帧时间同步(除了频率锁定和足够粗略的同步以获得正确的整个帧。但是这种粗略的同步可以关闭我的许多样本,只要它'

但是,如果没有足够准确的采样率频率锁定(接收器到发送器),则可能需要在 IFFT 之前对整个样本帧进行插值(以远小于样本间增量的时间间隔)以产生子载波正交性.

虽然我的回答“有点”晚了,而且之前给出的答案没有错,但我想添加一些可能对访问者有所帮助的细节。

首先,单载波 (SC) 传输与 OFDM 的主要区别在于采样率。而(不考虑任何时间/频率偏移)SC-QAM 可以精确地以符号率(fs=Rsym),OFDM 的采样率为fs=NRsym. 这意味着一个 OFDM 符号由N样本加上保护间隔,因此根据定义需要子符号率采样。

让我们看看 sub-tx-sample-rate 采样。长话短说:不需要。

正如@hotpaw2 和@JasonR 正确指出的那样,任何时间偏移都会导致子载波符号的相位旋转在频率上是线性的。采样后的时间同步确实至关重要。然而,以正常采样率运行的基于相关性的同步使接收器(假设具有完美的采样频率同步)将时间偏移最小化到一个范围

12fsτoff12fs.

正如@JasonR 给出的那样,这种非整数索引偏移量最大±0.5导致旋转,即对于远离中心频率的子载波fc并且接近频带限制fc+fs/2,即子载波索引在k=±N/2,

|Δφ|max2πNN212=π2
在具有足够数量的导频子载波的精心设计的 OFDM 系统中,该相位偏移将由 RX 作为信道的一部分进行估计,并由一阶频域均衡器进行校正。因此,不需要接收器中的采样率高于发射器中的采样率。