正交頻分復用介紹

正交頻分復用-OFDM介紹1正交頻分復用-OFDM介紹21.OFDM技術簡介2.OFDM技術基本原理3.OFDM技術的優(yōu)缺點4.OFDM技術的應用與展望目錄

基本概念OFDM技術簡介：

OFDM是一種高速數(shù)據(jù)傳輸技術，該技術的基本原理是將高速串行數(shù)據(jù)變換成多路相對低速的并行數(shù)據(jù)并對不同的載波進行調制。這種并行傳輸體制大大擴展了符號的脈沖寬度，提高了抗多徑衰落等惡劣傳輸條件的性能。傳統(tǒng)的頻分復用方法中各個子載波的頻譜是互不重疊的，需要使用大量的發(fā)送濾波器和接受濾波器，這樣就大大增加了系統(tǒng)的復雜度和成本。同時，為了減小各個子載波間的相互串擾，各子載波間必須保持足夠的頻率間隔，這樣會降低系統(tǒng)的頻率利用率。而現(xiàn)代OFDM系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術，各子載波的產生和接收都由數(shù)字信號處理算法完成，極大地簡化了系統(tǒng)的結構。同時為了提高頻譜利用率，使各子載波上的頻譜相互重疊，但這些頻譜在整個符。

3基本概念號周期內滿足正交性，從而保證接收端能夠不失真地復原信號。當傳輸信道中出現(xiàn)多徑傳播時，接收子載波間的正交性就會被破壞，使得每個子載波上的前后傳輸符號間以及各個子載波間發(fā)生相互干擾。為解決這個問題，在每個OFDM傳輸信號前面插入一個保護間隔，它是由OFDM信號進行周期擴展得到的。只要多徑時延超過保護間隔，子載波間的正交性就不會被破壞。4

基本概念OFDM技術基本原理：

一個完整的OFDM系統(tǒng)原理如圖1所示。OFDM的基本思想是將串行數(shù)據(jù)，并行地調制在多個正交的子載波上，這樣可以降低每個子載波的碼元速率，增大碼元的符號周期，提高系統(tǒng)的抗衰落和干擾能力，同時由于每個子載波的正交性，大大提高了頻譜的利用率，所以非常適合移動場合中的高速傳輸。圖1OFDM系統(tǒng)原理框圖5

基本概念6

在發(fā)送端，輸入的高比特流通過調制映射產生調制信號，經過串并轉換變成N條并行的低速子數(shù)據(jù)流，每N個并行數(shù)據(jù)構成一個OFDM符號。插入導頻信號后經快速傅里葉反變換(IFFT)對每個OFDM符號的N個數(shù)據(jù)進行調制，變成時域信號為：式中：m為頻域上的離散點；n為時域上的離散點；N為載波數(shù)目。為了在接收端有效抑制碼間干擾(InterSymbol

Interference，ISI)，通常要在每一時域OFDM符號前加上保護間隔(Guard

Interval，GI)。加保護間隔后的信號可表示為式(2)，最后信號經并／串變換及D／A轉換，由發(fā)送天線發(fā)送基本概念7出去。接收端將接收的信號進行處理，完成定時同步和載波同步。經A／D轉換，串并轉換后的信號可表示為：

yGI(n)=xGI(n)*h(n)+z(n)+w(n)(3)

然后，在除去CP后進行FFT解調，同時進行信道估計(依據(jù)插入的導頻信號)，接著將信道估計值和FFT解調值一同送入檢測器進行相干檢測，檢測出每個子載波上的信息符號，最后通過反映射及信道譯碼恢復出原始比特流。

基本概念OFDM技術的優(yōu)缺點：

1.OFDM技術的優(yōu)點：首先，抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸，在每個子載波上的信號時間就相應地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長很多倍，使OFDM對脈沖噪聲（ImpulseNoise）和信道快衰落的抵抗力更強。同時，通過子載波的聯(lián)合編碼，達到了子信道間的頻率分集的作用，也增強了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再添加時域均衡器。8基本概念其次，頻率利用率高。OFDM允許重疊的正交子載波作為子信道，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離子信道的方式，提高了頻率利用效率。再者，適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪音背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，采用效率高的調制方式。當信道條件差的時候，采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM技術非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。9其次，頻率利用率高。OFDM允許重疊的正交子載波作為子信道，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離子信道的方式，提高了頻率利用效率。再者，適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM自適應調制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪音背景的不同使用不同的調制方式。當信道條件好的時候，采用效率高的調制方式。當信道條件差的時候，采用抗干擾能力強的調制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，OFDM技術非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸?；靖拍?.OFDM技術的缺點：

（1）

對頻率偏移和相位噪聲很敏感。

（2）峰值與均值功率比相對較大，這個比值的增大會降低射頻放大器的功率效率。

不過近年來，圍繞OFDM存在的兩個缺陷，業(yè)內人士進行了大量研究工作，并且已經取得了進展。OFDM技術既可用于移動的無線網(wǎng)絡，也可以用于固定的無線網(wǎng)絡，它通過在樓層、使用者、交通工具和現(xiàn)場之間的信號切換，有效地解決了其中的信息沖突問題。

盡管OFDM技術已經是比較成熟，并在一些領域也10基本概念取得成功的應用，但尚有許多問題須待深入研究以進一步提高其技術性能。多年來，圍繞基于DFT（或FFT）的OFDM的關鍵技術，如同步、信道估計、均衡、功率控制等方面一直在探索更優(yōu)的方案，這些研究使OFDM技術欲加成熟和完善。11基本概念

OFDM技術的應用與展望：

OFDM技術由于其頻譜利用率高、成本低等原因越來越得到人們的關注，為滿足未來無線多媒體通信需求，人們在加緊實現(xiàn)3G系統(tǒng)商業(yè)化的同時，已經開始進行4G(Beyond

3G)的研究。隨著人們對于通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個人化和移動化的需求，OFDM技術在固定無線接入領域和移動接入領域將越來越得到廣泛的應用。許多大學、著名公司已充分認識到OFDM技術的應用前景。紛紛開展了對無線OFDM的研究工作，除了解決OFDM的同步、峰平比高等傳統(tǒng)難題外，還包括OFD