关于OFDM系统中子载波和信道的关系

还是比较认同Qian Gu和 @某火山 两位的回答(偶一开始还没想到LTE中信道的定义,思路不够开)。某火山所述是LTE中,实际上对于信道的定义与传统的认知有点区别,实际上可以把信道理解成资源单位(而且这个资源单位的大小还有很多种)。同时在LTE中还存逻辑信道,传输信道,物理信道三层,所以在LTE中,信道并不是完全定义在实际信道介质中,更多应该是当做一个概念了(笔者当时学的理解是觉得有点类似于上层信道≈帧的感觉,学的不好,还请见谅)。然后Qian Gu的回复那个有点点要补充的话,从学术上定义是,首先完整的信道被分成子信道,然后每一个子信道中可能包含多个子载波,这里不一定要是一个子信道=一个子载波的,而是可以根据带宽需求任意组合的,这也是OFDMA里面做资源分配常见的一个思路。
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每个子载波可以看成是一个信道,或者更准确的说法是子信道,虽然这些子信道相互之间是独立的,但是上面承载的信息是相关的(IFFT/FFT)。让某(几)个子载波上传输某个用户的信息,就算占用信道了。64那个的话,是总共划分为64个子载波(子信道),不是子信道内再划分。总之,不严谨的说,子载波=子信道
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我想要先搞清楚OFDM和OFDMA的区别。在OFDM中,所有子信道(subcarrier)都是同一个用户使用的。分割成子信道的目的是易于处理频率选择性衰落(frequency-selective fading,也就是信道增益随频率而变化)的信号处理问题。在OFDMA中,不同的子信道可以分配给不同的用户。但他们之间需要保持一定的同步要求。这在蜂巢通信的下行不是问题,因为所有用户分享同一个发射器(基站)。但上行就需要一些特别的措施来保持同步,也需要承受一些信号质量损失。在OFDMA中,理论上每个OFDM子信道可以独立地授予任何用户。但实际上处于其它系统的考虑(如参考信号的使用),信道授予是以“组”为单位的。例如在LTE系统中,12个子信道组成一个“资源块(resource block),这是资源分配的最小单位。实际上一个用户常常被分到相邻的多个资源块。所以在OFDMA中,子信道和“用户信道”还不是一回事。

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OFDM中子载波是正交的,当这个载波用以承载信息,信息论中,它对应的就是一个独立信道(independent channel)。多载波系统中,比如64 子载波OFDM系统,对应的频域自由度是64,也就是说发射机有能力组织64个独立信道出来。
这64个信道可以给64个用户来做多址,也可以给单个用户来做载波聚合。


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子载波和子信道的概念区分子载波和子信道的问题,虽然在很多场合被交替使用,但是,这并不是同一个概念。
关于OFDM系统中子载波和信道的关系

时域图,OFDM设计下的不同正交子载波关于OFDM系统中子载波和信道的关系

频域图,受到选择性衰落之后不同子载波子载波是基于时域图中数据的载体;而子信道是一个信道采用OFDM技术而将频谱资源进行划分的结果。所以“子载波的使用”和“子信道的占用”就是分别从时域和频域角度描述了一件相同的事情。
OFDMA中用户是怎样占用子载波或是信道的?对于一个用户处于深度衰落的子载波,在其他用户看来不一定处于深度衰落。实际上,一个子载波对所有的用户都处于深度衰落的概率很小。
所以,一个需要考虑的问题是,如何自适应的为多用户分配子载波,以实现子载波根据实时信道信息分配给不同的用户。
关于OFDM系统中子载波和信道的关系

动态分配,根据信道估计的结果自适应分配比特和子载波


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