12、OFDM技术原理与性能分析

OFDM技术原理与性能分析

1. OFDM符号保护间隔

1.1 CP和CS的长度设置

在OFDM系统中，循环前缀（CP）和循环后缀（CS）的长度设置至关重要。CP的长度被设置为覆盖信道的时间色散，以抵抗多径衰落带来的符号间干扰（ISI）。而CS的长度则根据上行传输时间和下行接收时间的差异来设定。例如，在基于Zipper的VDSL系统中，OFDM符号的保护间隔长度是CP长度$T_{CP}$和CS长度$T_{CS}$之和。

1.2 零填充（ZP）

零填充（ZP）是另一种在保护间隔中插入零的方法，被多频带OFDM（MB - OFDM）用于超宽带（UWB）系统。即使ZP的长度大于多径信道的最大延迟，一个小的采样时间偏移（STO）也会导致有效持续时间的OFDM符号在快速傅里叶变换（FFT）窗口内出现不连续性。为了防止载波间干扰（ICI），需要将下一个OFDM符号的保护间隔部分复制并添加到当前符号的头部。

由于ZP填充的是零，包含ZP的OFDM符号的实际长度比包含CP或CS的OFDM符号短。相应地，用于传输的矩形窗口长度也更短，使得对应的sinc型频谱更宽。与包含CP或CS的OFDM符号相比，包含ZP的OFDM符号具有更小的带内纹波和更大的带外功率，在峰值传输功率固定的情况下，可以使用更多的功率进行传输。需要注意的是，由于保护间隔的存在，OFDM符号的数据速率会降低$T_{sub}/T_{sym} = T_{sub}/(T_{sub} + T_{G})$倍。

1.3 OFDM保护带

OFDM符号的每个子载波分量可以看作是一个单音信号乘以长度为$T_{sub}$的矩形窗口，其频谱是零交叉带宽为$2/T_