OFDM調(diào)制技術(shù)及應(yīng)用

1、OFDM調(diào)制技術(shù)及應(yīng)用作者：蔣金孫中偉來(lái)源：無(wú)線互聯(lián)科技2013年第05期摘 要：作為一種多載波的調(diào)制復(fù)用技術(shù)，近年來(lái)，正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，成為當(dāng)今無(wú)線通信領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)。本文首先對(duì)于OFDM技術(shù)的原理進(jìn)行簡(jiǎn)述，進(jìn)而引出OFDM的幾方面優(yōu)點(diǎn)，最后介紹OFDM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，從而使人們意識(shí)到研究0FDM技術(shù)在無(wú)線和有線信息傳輸領(lǐng)域的重要性。關(guān)鍵詞：OFDM的原理；OFDM的優(yōu)點(diǎn)；OFDM的應(yīng)用1 OFDM技術(shù)的原理OFDM是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，其基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。

2、這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。OFDM相對(duì)于一般的多載波傳輸?shù)牟煌幨撬试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波問(wèn)相互正交，則可以從混疊的子載波上分離出數(shù)據(jù)信號(hào)。2 OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)由上述原理可以分析得出，OFDM技術(shù)相對(duì)于其他的一些調(diào)制技術(shù)，主要有以下四方面優(yōu)點(diǎn)。首先是其頻譜利用率高：由于OFDM系統(tǒng)各個(gè)子信道之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，因此和常規(guī)的頻分復(fù)用系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)可以最大限度地利用頻譜資源，這點(diǎn)對(duì)于目前頻譜資源稀缺的無(wú)線環(huán)境是非常重要的。其次是它可

3、以有效地對(duì)抗符號(hào)間的干擾：由于OFDM系統(tǒng)采用多個(gè)正交子載波并行傳輸數(shù)據(jù)，把高速數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)串/并轉(zhuǎn)換，調(diào)制到各個(gè)子載波上進(jìn)行并行傳輸，使得各個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)長(zhǎng)度相對(duì)增加，這樣在每一路上的數(shù)據(jù)速率大大降低，從而可以有效地減小無(wú)線信道的時(shí)間彌散所帶來(lái)的ISI。另外其系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也比較簡(jiǎn)單：由于OFDM的調(diào)制和解調(diào)方式分別是采用IDFT和DFT來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在子載波數(shù)很大的系統(tǒng)中，可以通過(guò)采用FFT來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)與DSP技術(shù)的發(fā)展，IFFT和FFT的實(shí)現(xiàn)都十分容易，這也進(jìn)一步地推動(dòng)了OFDM技術(shù)的發(fā)展。它還可以有效抵抗窄帶干擾：因?yàn)檎瓗Ц蓴_只能影響一部分的子載波，而與單載波系統(tǒng)相比

4、，OFDM傳輸技術(shù)最重要的優(yōu)越性體現(xiàn)在頻率選擇性衰落信道上，當(dāng)一個(gè)子載波受到衰落影響時(shí)，其他的子載波仍然可以正常傳輸數(shù)據(jù)，因此OFDM系統(tǒng)可以在某種程度上抵抗這種窄帶干擾。3 OFDM技術(shù)的應(yīng)用3.1 地面廣播傳輸中的OFDM應(yīng)用因?yàn)閿?shù)字廣播系統(tǒng)的音頻和視頻編碼朝著國(guó)際上同一的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，所以數(shù)字外部廣播鏈路的信源編碼采用同一標(biāo)準(zhǔn)。信源的比特率要在傳輸容量與信源的質(zhì)最之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。DTT中的OFDM的有效碼元的長(zhǎng)度要考慮傳播路徑的延時(shí)和時(shí)變衰減。同時(shí)這個(gè)參數(shù)還取決于硬件的限制，即硬件技術(shù)的發(fā)展對(duì)OFDM裝置性能的改善起著重要的作用。傳統(tǒng)情況下，在大規(guī)模的電視直播傳輸中需要大量的接收基站和定

5、向天線，當(dāng)應(yīng)用OFDM-DTT時(shí)，可以減少基站的數(shù)量并應(yīng)用非定向的天線。又由于它的良好的抗多徑傳播性能，OFDM調(diào)制方案還能夠形成單一頻率網(wǎng)絡(luò)。3.2 電力線通信中的OFDM應(yīng)用電力線不同于普通的數(shù)據(jù)通信線路，當(dāng)作為一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇闀r(shí)遇到許多干擾，為了克服各種干擾，電力線通信系統(tǒng)可主要釆用OFDM等調(diào)制技術(shù)。OFDM調(diào)制技術(shù)可以高效利用帶寬，因此可采用更先進(jìn)的通道編碼技術(shù)，能夠在窄帶干擾、脈沖噪聲和頻率選擇性衰減的情況下提供非常可靠的通信。3.3 寬帶無(wú)線中的OFDM應(yīng)用OFDM技術(shù)應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11和HiperLAN2以及無(wú)線城域網(wǎng)IEEE802.16等系統(tǒng)。其中，在80

6、2.11a標(biāo)準(zhǔn)中，OFDM在20Mhz頻段能夠提供高達(dá)54Mbit/s速率的原始數(shù)據(jù)傳輸。其中802.16a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中明確定義了OFDM技術(shù)作為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，并規(guī)定在特許頻段，可以使用單載波調(diào)制或正交頻分復(fù)用，而對(duì)于非特許頻段，必須使用正交頻分復(fù)用調(diào)制方式。3.4 4G中的應(yīng)用4G中OFDM將與MIMO相結(jié)合，與目前使用天線不同，MIMO技術(shù)在發(fā)送端將要發(fā)送的信息空時(shí)編碼形成多個(gè)信息流，再用多天線發(fā)送，在接收端用多個(gè)天線接收，這樣就能利用信道傳輸中的多徑分量，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下可以成倍地提高信道容量，但MIMO技術(shù)對(duì)頻率選擇性衰落無(wú)能為力，而OFDM在這方面有其獨(dú)到

7、優(yōu)勢(shì)，因而兩者的結(jié)合將會(huì)發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，成為實(shí)現(xiàn)4G中的更有效的方法。4 結(jié)束語(yǔ)OFDM技術(shù)憑借其抗干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本較低等等原因越來(lái)越得到人們的關(guān)注。隨著人們對(duì)于通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、移動(dòng)化和個(gè)人化的更高需求，OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域、無(wú)線寬帶領(lǐng)域以及第四代通信領(lǐng)域?qū)⒌玫皆絹?lái)越廣泛的應(yīng)用，前途無(wú)量。參考文獻(xiàn)1韓湘.基于導(dǎo)頻的OFDM信道估計(jì)J.現(xiàn)代電子技術(shù)出版社.2003年.2佟學(xué)儉.OFDM移動(dòng)通信技術(shù)原理與應(yīng)用M.人民郵電出版社.2005年.3韓艷春.OFDM系統(tǒng)的同步技術(shù)研究D.重慶大學(xué)博士論文.2007年.4Beek.J V.Sandell M.Borjesson P O.ML estimation of time a