OFDM+背景+概念+原理+應(yīng)用

1、OFDM的背景、概念、原理及應(yīng)用江雪、何璐、張蓉、李小婭1OFDM 背景單載波調(diào)制:ASK PSK FSK QAM多載波調(diào)制 優(yōu)點(diǎn)：抗多徑干擾和頻率選擇性衰落強(qiáng) 抗脈沖干擾能力強(qiáng)于單載波系統(tǒng) 采用動(dòng)態(tài)分配技術(shù)，可使得系統(tǒng)達(dá)到最大比特率。子載波設(shè)置方案：1、傳統(tǒng)的頻分復(fù)用方案2、偏置QAM方案3、OFDM正交頻分復(fù)用方案2OFDM要求各子載波相互正交。OFDM信號(hào)由N個(gè)信號(hào)疊加而成，每個(gè)信號(hào)頻譜為Sa(wTs/2)函數(shù)（中心頻率為子載波頻率），相鄰信號(hào)頻譜之間有1/2重疊，OFDM頻譜利用率提高了近一倍。OFDM是一種高效的調(diào)制技術(shù)，適合在多徑傳播和多普勒頻移的無(wú)線信道中傳輸高速數(shù)據(jù)，它具有將強(qiáng)

2、的抗多徑傳播和頻率選擇性衰落的能力以及較高的頻譜利用率。旁瓣功率，OFDM頻譜寬度為B=(N+1)/Ts3 因此，人們對(duì)OFDM早在20世紀(jì)50-60年代就已經(jīng)有所研究。早期它主要應(yīng)用于軍用無(wú)線高頻通信系統(tǒng)中，但是由于其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。直到20世紀(jì)80年代，人們提出采用離散傅里葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)載波的調(diào)制，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，才使得OFDM技術(shù)有了更進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。 由于技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，在二十世紀(jì)90年代，OFDM廣泛用干各種數(shù)字傳輸和通信中，如移動(dòng)無(wú)線FM信道，高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)(HDSL)，不對(duì)稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)(ADSL)，甚高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)HDSI，數(shù)字音頻廣播

3、(DAB)系統(tǒng)，數(shù)字視頻廣播(DVB)和HDTV地面?zhèn)鞑ハ到y(tǒng)。4OFDM 概念正交頻分復(fù)用，英文原稱Orthogonal Frequency Division Multiplexing，縮寫為OFDM，實(shí)際上是MCM Multi-CarrierModulation多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：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(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI 。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)子信道上的衰落可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。56 調(diào)制時(shí)

4、，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低速子數(shù)據(jù)流，并行在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。解調(diào)OFDM符號(hào)的過(guò)程中，因?yàn)槭钦恍盘?hào)，所以每個(gè)子信道符號(hào)可以從多個(gè)互不重疊的子信道符號(hào)頻譜中提取，減少了子信道之間的相互干擾ICI（Inter-Channel Interference）。當(dāng)每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬比信道的相關(guān)帶寬小時(shí)，可視為平坦性衰落，能消除符號(hào)間干擾。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。7 輸入高速串行數(shù)據(jù)碼元并行數(shù)據(jù)序列分別調(diào)制在N個(gè)正交子載波上 每個(gè)子載波在一個(gè)OFDM符號(hào)周期T內(nèi)都包含整數(shù)倍個(gè)載波周期8OFDM 應(yīng)用1、基于 OFDM 的多址技術(shù)除了可以作為一種調(diào)制

5、方法，OFDM 技術(shù)還易于與多種多址技術(shù)結(jié)合，允許多個(gè)用戶同時(shí)共享有限的無(wú)線頻譜，獲得較高的系統(tǒng)容量。類似于單載波系統(tǒng)，基于 OFDM 技術(shù)的多載波系統(tǒng)可以與 TDMA、FDMA 技術(shù)結(jié)合形成 OFDM-TDMA 和OFDM-FDMA 多址接入方案。此外，OFDM 還可以與 CDMA 技術(shù)相結(jié)合，結(jié)合后主要產(chǎn)生兩大類多址接入方案：在時(shí)域上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，主要有多載波 DS-CDMA（MC/DA-CDMA）和多音調(diào) CDMA（MT-CDMA）兩種形式；在頻域上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，即 MC-CDMA9OFDM 應(yīng)用2、MIMO-OFDM 系統(tǒng)隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線資源使用逐漸趨于飽和，頻譜資源稀缺問(wèn)題尤為嚴(yán)重。早期的單輸入單輸出（SISO）系統(tǒng)在信道容量上具有一個(gè)通信上不可突破的瓶頸Shannon 限制，其頻譜利用率早已不能滿足人們的需求。多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）在收發(fā)兩端同時(shí)采用陣列天線系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能在不增加額外頻譜代寬的前提下，有效地提高信道容量，并且充分利用信號(hào)的所有空時(shí)頻域的特性。10作為未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的基石，OFDM技術(shù)與MIMO技術(shù)相結(jié)合，既可以使系統(tǒng)達(dá)到很