OFDM+背景+概念+原理+應用

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

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OFDM早在20世紀50-60年代就已經(jīng)有所研究。早期它主要應用于軍用無線高頻通信系統(tǒng)中，但是由于其實現(xiàn)的復雜性限制了它的進一步應用。直到20世紀80年代，人們提出采用離散傅里葉變換來實現(xiàn)多個載波的調制，簡化了系統(tǒng)結構，才使得OFDM技術有了更進一步的發(fā)展和應用。 由于技術的可實現(xiàn)性，在二十世紀90年代，OFDM廣泛用干各種數(shù)字傳輸和通信中，如移動無線FM信道，高比特率數(shù)字用戶線系統(tǒng)(HDSL)，不對稱數(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 概念正交頻分復用，英文原稱Orthogonal Frequency Division Multiplexing，縮寫為OFDM，實際上是MCM Multi-CarrierModulation多載波調制的一種。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)信號轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI 。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的衰落可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。56 調制時

4、，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成低速子數(shù)據(jù)流，并行在每個子信道上進行傳輸。解調OFDM符號的過程中，因為是正交信號，所以每個子信道符號可以從多個互不重疊的子信道符號頻譜中提取，減少了子信道之間的相互干擾ICI（Inter-Channel Interference）。當每個子信道上的信號帶寬比信道的相關帶寬小時，可視為平坦性衰落，能消除符號間干擾。而且由于每個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)序列分別調制在N個正交子載波上 每個子載波在一個OFDM符號周期T內(nèi)都包含整數(shù)倍個載波周期8OFDM 應用1、基于 OFDM 的多址技術除了可以作為一種調制

5、方法，OFDM 技術還易于與多種多址技術結合，允許多個用戶同時共享有限的無線頻譜，獲得較高的系統(tǒng)容量。類似于單載波系統(tǒng)，基于 OFDM 技術的多載波系統(tǒng)可以與 TDMA、FDMA 技術結合形成 OFDM-TDMA 和OFDM-FDMA 多址接入方案。此外，OFDM 還可以與 CDMA 技術相結合，結合后主要產(chǎn)生兩大類多址接入方案：在時域上對數(shù)據(jù)進行擴頻，主要有多載波 DS-CDMA（MC/DA-CDMA）和多音調 CDMA（MT-CDMA）兩種形式；在頻域上對數(shù)據(jù)進行擴頻，即 MC-CDMA9OFDM 應用2、MIMO-OFDM 系統(tǒng)隨著無線通信技術的快速發(fā)展，無線資源使用逐漸趨于飽和，頻譜資源稀缺問題尤為嚴重。早期的單輸入單輸出（SISO）系統(tǒng)在信道容量上具有一個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（MIMO）在收發(fā)兩端同時采用陣列天線系統(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，并且充分利用信號的所有空時頻域的特性。10作為未來移動通信發(fā)展的基石，OFDM技術與MIMO技術相結合，既可以使系統(tǒng)達到很