为什么多载波有利于消除多径影响

多径及符号间干扰（Inter symbol Interference ISI)

在理想系统（理论上）中，传输的符号到达接收器时没有任何损耗或干扰，如下图所示[2]。

但在实际场景中，传输的信号会受到传播环境影响，电磁波遇到物体阻挡或者经过大气层传输不可避免地产生折射或反射信号， “相同”信号通过多路径到达接收端，因此具有不同的延迟（“延迟扩展”）

在接收机上，所有这些“多径”分量相加。实际结果是，我们“同时”接收多个符号（符号“重叠”）——这就是符号间干扰 （Inter symbol Interference ISI）。

如果我们能延长符号的长度，使得信号间隔长度大于多径传播造成的时延，那么它们中的大多数就不会受到ISI（T >> t）的影响

但是无线通信系统越来越要求高带宽，而更高的带宽意味着更小的符号间隔，从而导致对多径衰落信道的灵敏度更高，这使得单载波调制系统容易受到ISI的影响。为了克服ISI，常采用方法是使用均衡器，从而导致高复杂性和更高成本。

而多载波调制系统将整个频段划分为多个子载波，将高速率数据流划分为多个低速率数据流，在子载波上并行传输。因此，多载波调制的符号间隔比单载波调制的符号间隔长，这使得多载波调制系统比单载波调制具有更强的抗ISI能力。

多载波调制为什么有利于消除多径干扰

来看OFDM下消除WiFi多径干扰的方法。

在OFDM系统中，将高速数据信号分解为多个并行的低速子数据流，并将它们调制到不同的子载波上，这些子载波之间是正交的，因此解决了子载波相互之间干扰的问题。

但在多径传播的情况下，同一个OFDM符号在不同路径上接收仍然存在ISI。对于信号上相邻的两个 OFDM符号，就存在路径1的第1个 OFDM符号与路径2的第2个 OFDM符号相互叠加，出现了符号间干扰， 即前一个符号的尾部与下一个符号的头部重叠，可能导致接收端不能正确解码。如下图所示。

OFDM 符号保护间隔(Guard Interval , GI) 是一段不包含任何采样信号的空闲的传输时段， 如果保护间隔的长度大于多径传播造成的 OFDM符号最大时延， 可以使得前一个符号的尾部在保护间隔中结束， 而不会对下一个 OFDM 符号构成干扰。如上图所示。

虽然在符号之间插入保护间隔可以改善符号间干扰问题，但是更高的带宽意味着需要更小的符号间隔。802.11g定义了时长为800ns的保护间隔， 可以消除多径情况下OFDM的符号间干扰。但较大的保护间隔会影响数据传输的吞吐量。因此802.11n又引入了400ns的短保护间隔(Short Guard Interval, SGI)。