OFDM中CP的优缺点

转自“ S2微沙龙”:

CP的优势:

无线信号经过多条传输路径到达接收端,这些路径具有不同的距离、环境、地形和杂波,因此在时域上产生不同的延迟,称为多径效应。多径效应引起符号间干扰和载波间干扰。

☑ 符号间干扰,Inter-Symbol Interference, ISI

☑ 载波间干扰,Inter-Carrier Interference, ICI

在OFDM系统中,各个子载波时域正交,频谱相互重叠,因而具有较高的频谱利用率。由于无线信道的多径效应,从而使符号间产生干扰,为了消除符号间干扰ISl),可以在符号间插入保护间隔。

插入保护间隔的一般方法是符号间置零,即发送第一个符号后停留一段时间,不发送任何信息,接下来再发送第二个符号。在OFDM系统中,这样虽然减弱或消除了符号间干扰,但是破坏了子载波间的正交特性,会产生子载波间干扰ICI),导致这种方法在OFDM系统中并不适用。

因此,循环前缀CP应运而生。通过使用循环前缀CP,将OFDM符号尾部的信号复制到头部,相当于插入保护间隔,起到消除OFDM符号间干扰的目的。同时,加上CP后,接收端收到的时延扩展部分是信号的尾部,在FFT窗口内还是一个完整的信号。根据FFT的循环卷积特性,只要是完整的信号,内积就为0,从而保证了子载波之间的正交特性。在符号间加入保护时间间隔(Guard Period, GP),可以保证无码间串扰;保护间隔内填充循环前缀(Cyclic Prefix, CP),可以保证子载波正交特性。

有结果表明,当循环前缀的长度大于或等于信道冲击响应长度时,可以有效消除ISI和ICI。

CP的劣势:

当然,CP也不是万能的。CP虽然能解决时延扩展带来的ISI和ICI,但是时延扩展带来的频选衰落该均衡还是要均衡,并且CP不能解决由频偏带来的ICI问题。

使用CP的最直接原因在于消除ISI和ICI干扰,但是CP参数的选择除了要考虑ISI和ICI的影响外,还要考虑覆盖半径以及带宽资源。毕竟CP开销也是不容忽视的,需要选择合理参数,最大可能提升系统性能。

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风君子

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