这种早期的实现方法所需设备非常复杂,当M很大时,需设置大量的正弦波发生器,滤波器、调制器及相关的解调器等设备,系统非常昂贵。
为了降低OFDM系统的复杂度和成本,人们考虑利用离散傅立叶变换(DFT)及其反变换(IDFT)来实现上述功能。上面(7)式可改写成如下形式:
如对d(t)以fs=N/T=1/(Δt)(N为大于或等于M的正整数,其物理意义为信道数,在这里N=M)的抽样速率进行采样(满足fs>2fmax,fmax为d(t)的频谱的最高频率,可防止频率混叠),则在主值区间t=[0,T]内可得到N点离散序d(n),其中n=0,1,…,N-1。抽样时刻为t=nΔt,则:
可以看出,上式正好是D(m)的离散傅立叶逆变换(IDFT)的实部,即:
d(n)=Re[IDFT[D(m)]] (10)
这说明,如果在发送端对D(m)做IDFT,将结果经信道发送至接收端,然后对接收到的信号再做DFT,取其实路,则可以不失真地恢复出原始信号D(m)。这样就可以用离散傅立变换来实现OFDM信号的调制与解调,其实现框图如图4所示。
用DFT及IDFT来实现OFDM系统,大大降低了系统的复杂度,减小了系统成本,为OFDM的广泛应用奠定了基础。
4 OFDM实现方式的计算机仿真
由上节可知,要实现OFDM,可以采用传统的多路正交副载波调制的方式,也可以采用傅立叶变换的方式,这两种方式所组成的系统复杂度和成本有很大差别。目前实用的OFDM系统均采用了傅立叶变换的实现方式,该方式与传统方式相比,大大简化了系统的构成,降低了成本。这里用计算机仿真方法对两种方式进行模拟,进一步说明两种方式具有相同的系统效果。
仿真系统用Matlab来实现,源数据采用一波形文件,采样后共有680个串行数据,将其分为34帧,每帧的20个数据分别构成10路进行码的实部和虚部。
在多路正交副载波调制方式中,用20个正交的三角波对10路码分别进行调制,将结果相加作为已调波。在接收端再用这20个三角波对接收波进行相关解调,将解调数据与源数据进行比较。程序流程图见图5。