OFDM（Orthogonal Frequency Divisition Multiplexing）代表正交頻分複用。從字面意思來看，它有3個特性：

1. 正交
2. 頻分
3. 複用

OFDM是一種将寬的頻率分裂成許多小頻率（稱之為子載波）的技術，并将數據傳送到每個子載波上，如圖1所示。換句話說，将一個寬的頻率分割成多個小/窄頻率，這就是“頻分Frequency Division”的含義。因為每個子載波上的所有數據都是同時傳輸的，這是一種“複用”。

圖1：OFDM子載波切割

那麼問題來了。我們可以為每個子載波分裂成多小？例如，如果有1MHz帶寬作為一個全頻帶，如果将其分成1000個具有1KHz間隔的子載波，并在每個子載波上攜帶一個bit位，則可以同時傳輸1000 bit位。如果把它分成具有10KHz間隔的100個子載波，并在每個子載波上攜帶一個bit位，一次可以傳輸100個bit位。

一般人肯定會選擇把它分成1000個子載波。但不幸的是，在子載波之間以太小的間隔分割是不可能的。如果把它分成太多的子載波，子載波之間的間隔太小，就會導緻相鄰子載波之間的幹擾，速率會下降很明顯。

作為一種最優解，OFDM以如圖2所示的方式分裂成多個子載波。在頻域的每個采樣點上隻有一個具有非零值，所有其他子載波的載波在采樣點處具有零值。 這意味着，即使多個子載波共存，它們都是獨立的，不會相互影響，這種特性被稱為“正交”。

圖2：子載波切割最優方案

OFDM能很好的充分利用給定頻率，但它有一個缺點，為了有效地工作，在滿足正交條件下，子載波之間的間隔應該保持精确。

如果子載波之間的間隔沒有得到準确的維護，就會四處漂移。當每個子載波單獨繪制時，不會看到太大的差異，但當所有這些子載波被歸納在一起時，就會注意到差異，如圖3上所示。

實際上沒有這樣一個不存在頻率漂移的環境。因此，當設計OFDM時，首先必須确定系統能夠承受子載波頻率漂移引起的信号失真的頻率間隔。

循環前綴

現在看看時域信号。下面是顯示兩個OFDM符号序列的插圖。

在理想情況下，這個信号沒有問題，但是如果第一個符号稍微延遲一點會發生什麼呢？在這種情況下，第一個符号的結束部分将溢出到下一個符号時間，并幹擾下一個符号，如下所示。這種不同符号之間的幹擾稱為符号間幹擾（ISI：Inter Symbol Interference）。

有什麼辦法可以解決這個問題？你可能想防止信号延遲。但這是不可能的，因為無法控制無線信道本身（物理介質本身）。所以唯一的辦法就是設計系統來處理這種情況。一個簡單的解決方案是在符号之間設置一些時間間隔，這樣即使一個符号被延遲，也不會溢出到下一個符号中。

有了這個Gap，系統在一定程度上可以容忍時延和碼間幹擾問題，但存在實際問題，“在這個Gap裡放什麼？”。什麼都不放（比如關掉變速器）好嗎？如果在間隙期間完全關閉信号，則會導緻放大器出現問題。為了減少這個問題，我們從末端複制一部分信号并粘貼到這個Gap中。這個在開頭加上前綴的複制部分稱為“循環前綴Cyclic Prefix”。

循環前綴的主要目的是減少碼間幹擾（ISI），但是我們可以享受來自 通過複制原始符号的結束部分來生成循環前綴。這有助于找到符号邊界（符号的起點和終點）。取循環前綴長度的樣本序列（窗口），從第一個序列中取出另一個長度相同的序列（符号長度-CP長度）。然後計算兩個序列的相關性。如果這兩個序列與符号的開始和結束完全對齊，則相關性将非常高，因為這兩個序列中的内容幾乎相同。

如果兩個序列（兩個窗口）與符号邊界（符号的開始和結束）不對齊， 這個 相關性不會高，如下所示。

如果上下滑動這兩個窗口，找到相關性最高的位置，即時隙邊界。

舉例說明

在OFDM實現中，精确中心的頻率不攜帶任何子載波，并且在頻譜的兩端有一定數量的子載波，這些子載波沒有任何子載波。這個區域被稱為保護帶，主要是為了減少與相鄰頻帶的幹擾。

為了簡單起見，使用BPSK調制，它每星座點攜帶一位。根據給定的規範，在分配給頻帶的64個子載波中，僅52個子載波是能夠攜帶數據比特的子載波，如下所示。

對于這一步，首先必須生成一個比特序列，該序列将由一個OFDM符号攜帶。可以按以下方式生成随機位序列(在實際通信中，沒有人會使用随機數據來傳輸。如果是真實的通信，這些數據将是文檔文件、音樂或電影等，但在模拟的情況下，通常使用随機數據）。

下一步是将用戶數據映射到分配給數據攜帶的每個子載波。這可以實現如下。

通過上述步驟，在頻域中将比特流分配給子載波。但是所有的通信（數據傳輸和接收）都是在時域中進行的。所以必須将頻域數據轉換成時域序列，如下所示。已經知道IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）是将頻域數據轉換為時域數據的工具。

下一步是向上一步中獲得的時域數據添加循環前綴。循環前綴生成非常簡單，它是從結尾直接複制部分數據，并将副本放在數據序列的開頭。

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