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  • 1 # 使用者8180081037134

    頻寬(或者說1/取樣頻率)和OFDM symbol的長度(取樣的點數)兩個共同決定。

    總的子載波個數=頻寬OFDM symbol長度,比如說802.11的頻寬是20MHz,即20*1e6,然後OFDM symbol的長度為3.2us(不包含CP),也就是3.2*1e-6,兩個相乘即20*1e6*3.2*1e-6=64,64就是總共64個子載波。

    以上僅僅是個計算,引匯出第一個元素:頻寬(1/取樣頻率)和第二個元素:OFDM symbol的長度(取樣的點數)這兩個元素。

    第一個元素實際上是綜合頻寬和取樣頻率兩者決定的。

    頻寬對應的含義實際上是無線通道中可以利用的頻寬資源,要考慮資源的多少來決定最後的頻寬。同時還需要考慮到分割時候整體規劃,比如wifi可利用的通道頻寬由很多,從5MHz,10MHz,20MHz到80MHz,160MHz,這些都是在一個給定頻率範圍內的,如何劃分一個頻寬大小的組合,從而最大化利用這一塊頻率資源,也是在設定具體頻寬時候被考慮的。有頻寬以後還需要看硬體適不適合,硬體上的取樣頻率會受到硬體本身的屬性以及成本所綜合限制。比如說LTE的取樣頻率是30.72MHz,這是由於其考慮了取樣所用的晶振頻率為30.72MHz。基於硬體的考量有利於產品穩定性和成本。

    第二個元素主要是受傳輸場景來考慮的。直觀而言,當取樣頻率固定以後,實際上OFDM symbol的時間長度越長,其取樣點越多。取樣的點數越多會導致在OFDM中,進行FFT變換之後的頻域解析度越高。

    如上圖所示,取樣點越多,其頻率解析度更高,其顯示的資訊也就越多。其實也就是其子載波更多了。

    子載波的數目影響到了傳輸速率,因為OFDM的傳輸速率=單個子載波的傳輸速率*總的子載波數,所以子載波越多,傳輸速率越高。子載波的數目影響到了頻率資源分配,子載波越多,頻率資源分配的靈活度越高。比如說802.11ax在相同頻寬的情況下,將子載波的數目提升到了256個,其目的是引入了OFDMA技術,提供更細的子載波,讓多個使用者可以同時被分配接入到網路中。而傳統的802.11只有64個子載波。子載波的數目會影響傳輸質量,可以抵抗頻率選擇性衰落。由於頻率選擇性衰落是當訊號的頻寬大約相干頻寬時候才會發生,所以如果訊號的頻寬小於相干頻寬的時候,那麼就不容易發生。相干頻寬是受到我傳輸環境下多徑的程度影響的,也就是說我給定了大致的傳輸環境,就可以直到相應的相干頻寬。此時,如果我設定的子載波的頻寬越小(也就是子載波的間隔),那麼越可以抵抗頻率選擇性衰落。那麼子載波越多,單個子載波的頻寬也就會越小。通俗一點而言,頻率選擇性衰落是針對特定的一個頻率範圍,如果我子載波很多,其中由部分的子載波受到頻率選擇性衰落,那麼我這部分子載波就減少功率,把功率分配給通道質量好的那部分子載波,那麼最終的傳輸效果就比較好,這也就是注水定理了。子載波的數目影響傳輸質量還有另外一個方面,也就是抵抗多普勒效應的能力。要看我的預設場景上是不是會存在多普勒效應,比如LTE,其預設場景容易出現多普勒效應,那麼其子載波可以變小,因為用其他的技術來解決多普勒效應,比如說特殊的導頻圖案。另外比如WiFi,WiFi預設場景實際上沒有考慮到多普勒效應,或者說很少,所以其導頻圖案非常簡單,就是幾個固定的子載波。這種情況下,其透過子載波頻寬較大的方式,來抵抗多普勒效應。比如說在高速移動場景,會存在一個800Hz的多普勒頻偏,那麼LTE由於子載波頻寬是15KHz,那麼相對比例為5.3%,WiFi的子載波頻寬是312.5KHz,相比比例是0.256%,所以WiFi不會受到多少多普勒頻移的影響。子載波的數目還需要再一次提到硬體質量,也就是晶體振盪器的精度。和我們上面說的多普勒頻移類似,只不過這個頻率偏移是硬體產生的,不是多普勒現象產生的。比如說1 PPM的精度,那麼如果頻寬10Mhz的時候,其頻偏為10Hz。PPM越大,硬體的精度越低,成本越低,但是頻偏就會越大,反之同理。LTE和WiFi對應的成本不一樣,LTE的成本會高一些,其硬體精度也就高一些,PPM會相對小,WiFi有的就會相對大(因為WiFi產品的價格區間很大,非常便宜的WiFi模組這一塊成本會被降低),所以子載波頻寬越大,那麼抗干擾也就越強,所以也會影響到子載波數目。

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