OFDMの優れた機能の1つは、変調器と復調器の非常にシンプルな構造を可能にすることです。各キャリア、変調器は、通常、FFTを使用して実装される逆離散フーリエ変換を使用して実装できます。シンボルの各セット(キャリアごとに1つ)は、OFDMシンボルを生成するために変換され、チャネルに送信されます。DFTの長さは通常、システムのナイキストレートに近い「ガードバンド」を可能にするために、必要なキャリア数よりも大きくなるように選択されます。
上記のDFTベースの構造に加えて、ほとんどのOFDMシステムにはサイクリックプレフィックスも組み込まれているため、周波数領域でイコライザーを簡単に実装できます。イコライゼーションは、マルチパス環境(たとえば、多くのワイヤレス通信シナリオ)でリンクパフォーマンスを向上させることができます。以下で説明するように、同期を支援するためにも使用できます。
シンプルな構造がレシーバーに引き継がれます。OFDM波形は、送信機で使用されるものへの逆変換を使用して復調でき、元のシンボル値を生成します。トランスミッタで使用される逆DFTの逆は、「通常の」(順方向)DFTです。したがって、フロントエンドに「FFT」ブロックが配置されたOFDMレシーバーがよく見られます。変換の出力には、ガードバンドを構成するすべての未使用のキャリアを含む、各キャリアにマッピングされたシンボル値が含まれます。復調器は、対象の各キャリアの(複素数値)振幅を取り出し、それらを任意のさらなる復号化ロジック(上記のイコライゼーション、チャネルの復号化、ビットへのマッピングなど)に渡します。
ただし、いつものように、答えはそれほど単純ではありません。上記の説明は、実用的なシステムに対処する必要があるいくつかの重要な問題を見落としています。
タイミング同期:実際にOFDM受信機を構築する方法について考えるとき、最初に遭遇する問題の1つは、受信機のFFTフレームを受信サンプルのストリームに合わせる方法です。OFDM信号のシンボルタイミングとの同期は、観測されたサンプルストリームの適切な期間に受信機のFFT演算を適切に合わせるために必要です。
これは、相関ベースのアプローチを使用して実装できます。前述のように、ほとんどのOFDM波形にはサイクリックプレフィックスが含まれています。これは、送信波形に循環周期を強制的に追加する方式です。これは、受信機でシンボルタイミングを取得するために利用できます。タイミング検出器は、送信された信号とその循環コピーの間の既知の周期に見合った遅れを使用して、観測されたシンボルストリームのスライディング自己相関を単純に計算します。結果の大きさは、各OFDMシンボルの開始に対応する瞬間にピークに達します。
周波数同期:周波数エラーはキャリア間干渉を引き起こすため、精確な周波数同期も堅牢なOFDM受信の鍵となります。周波数誤差の補正は、タイミングシンクロナイザーの相関器出力を使用して推定することもできます。前述のように、巡回プレフィックス遅延に等しいラグで観測されたストリームの自己相関は、各OFDMシンボルの開始時に大きな大きさを持ちます。相関器出力の位相は、各シンボル時間の経過にわたる位相ドリフトの量の測定値を提供します。この「単位時間あたりの位相ドリフト」の測定値は、代わりに「周波数ドリフト」の測定値としてリキャストできます。周波数誤差がシンボル時間にわたって一定であるとレシーバが安全に想定できる場合(多くの場合これは妥当です)、DFTを計算する前にバルク周波数オフセットを削除できます。
それぞれのキャリアで使用される変調によっては、キャリアごとに取り組むべき問題がさらに増える可能性があります。BPSKの単純なケースでは、コヒーレントレシーバーが必要な場合は、位相同期についても考慮する必要があります。ただし、タイミングと周波数の同期は、OFDMレシーバー構造の説明でよく見落とされがちな実装の詳細です。