OFDM技術(shù)是LTE核心技術(shù)之一，而在OFDM技術(shù)加入CP就像張僧繇畫龍點(diǎn)睛的神來之筆，徹底激活OFDM技術(shù)。為了減少高數(shù)據(jù)率OFDM系統(tǒng)中各信道間影響帶來的失真，引入循環(huán)前綴(CP)來消除碼間干擾(ISI)。它將一個(gè)IFFT包的最后部分復(fù)制到OFDM符號(hào)序列的前端。

注意，CP的長(zhǎng)度必須長(zhǎng)于色散信道的長(zhǎng)度以徹底消除ISI。

在發(fā)射器中，OFDM調(diào)制包括快速傅立葉逆變換(IFFT)運(yùn)算和CP的插入。而在OFDM接收器中，CP在數(shù)據(jù)包送往FFT解調(diào)前被移除。

首先我們看一下OFDM的由來：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ISI) 。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串?dāng)_，而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。


接下來我們要進(jìn)行的就是OFDM技術(shù)的核心操作，主要用途是對(duì)抗多徑衰落。由于多徑衰落的存在，使得同一個(gè)幀由于路徑不同，到達(dá)用戶端的時(shí)延有先有后。在相關(guān)的頻域上的會(huì)造成子載波之間的相互干擾，影響性能。另外，由于有了循環(huán)前綴，使得IFFT FFT操作把原來的線性卷積變成循環(huán)卷積，大大簡(jiǎn)化了相應(yīng)的信號(hào)處理復(fù)雜度。

加入CP之后，在一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)包含多個(gè)子載波。所有的子載波都具有相同的幅值和相位，從下圖中可以看出，每一個(gè)子載波在一個(gè)OFDM符號(hào)周期內(nèi)都包含整數(shù)倍個(gè)周期，而且各個(gè)子載波之間相差一個(gè)周期。

添加CP技術(shù)利用的是在連續(xù)時(shí)間域，兩個(gè)時(shí)域信號(hào)的卷積就等于這兩個(gè)信號(hào)頻域形式的乘積。但是，這在離散時(shí)域的情況下一般是不成立的，除非使用無(wú)限大樣值點(diǎn)N或者至少一個(gè)卷積信號(hào)是周期性的（在該情況下，信號(hào)可以被圓周卷積）。因?yàn)槲覀冎荒苁褂糜邢薜臉又迭c(diǎn)N，所以只能利用CP使OFDM信息碼在我們感興趣的時(shí)間區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)周期性。循環(huán)拓展信息碼的樣值再次通過一個(gè)并行－串行轉(zhuǎn)換器模塊。然后按照串行的方式通過信道（經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波和調(diào)制）。在傳輸過程中，信道的沖擊響應(yīng)對(duì)時(shí)域信號(hào)造成了干擾。由于CP使所傳輸?shù)腛FDM信號(hào)表現(xiàn)出周期性，這種卷積就成了一種圓周卷積。根據(jù)離散時(shí)間線性系統(tǒng)原理，這種圓周卷積就相當(dāng)于OFDM信號(hào)的頻率響應(yīng)和信道頻率響應(yīng)的乘積。

循環(huán)前綴的另外一個(gè)好處是可以消除碼間干擾。我們要求循環(huán)前綴的值比信道內(nèi)存更大一些。多徑信號(hào)引起先發(fā)信息碼字的滯后到達(dá)而影響當(dāng)前信息碼字，從而產(chǎn)生碼間干擾。但是，事實(shí)上，碼間干擾僅僅會(huì)干擾當(dāng)前信息碼的循環(huán)前綴。因此，使用適當(dāng)大小的循環(huán)前綴就能夠使OFDM技術(shù)消除碼間干擾。在清除了循環(huán)前綴之后，信號(hào)將會(huì)經(jīng)過一個(gè)快速傅立葉變換模塊，把信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)變回頻域。信號(hào)經(jīng)過一個(gè)并行－串行轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行并串變換，就完成了對(duì)原始OFDM信號(hào)的接收。從下圖中可以看出對(duì)時(shí)域和頻域的影響以及加入CP（長(zhǎng)度合理）之后的影響消除，從而完整的OFDM發(fā)射全過程。

對(duì)時(shí)域和頻域影響圖

加CP操作圖

OFDM發(fā)射流程圖