移動(dòng)通信系統(tǒng)中OFDM技術(shù)的分析及其應(yīng)用

　　1、OFDM技術(shù)概述及其發(fā)展史

　　被稱之為“第四代移動(dòng)通信技術(shù)”，其核心技術(shù)為OFDM。正交頻分復(fù)用OFDM（Orthogonal Frequency Division MulTIplexing）是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。主要是在頻域內(nèi)將所給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，且各個(gè)子載波并行傳輸。OFDM特別適合于存在多徑傳播和多普勒頻移的無線移動(dòng)信道中傳輸高速數(shù)據(jù)。能有效對抗多徑效應(yīng)，消除ISI，對抗頻率選擇性衰落，信道利用率高。OFDM可視為一種調(diào)變技術(shù)及一種多任務(wù)技術(shù)，為多載波（MulTIcar-rier）的傳送方式。

　　OFDM由多載波調(diào)制（MCM）發(fā)展而來。美國軍方早在上世紀(jì)的50-60年代就創(chuàng)建了世界上第一個(gè)MCM系統(tǒng)，在1970年衍生出采用大規(guī)模子載波和頻率重疊技術(shù)的OFDM系統(tǒng)。但在以后相當(dāng)長的一段時(shí)間，OFDM邁向?qū)嵺`的腳步放緩。由于OFDM的各個(gè)子載波之間相互正交，采用FFT實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制，但在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)時(shí)傅立葉變換設(shè)備的復(fù)雜度、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素制約了OFDM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過大量研究，在20世紀(jì)80年代，MCM獲得了突破性進(jìn)展，大規(guī)模集成電路促進(jìn)了FFT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，OFDM逐步進(jìn)入高速M(fèi)odem和數(shù)字移動(dòng)通信的領(lǐng)域。90年代，OFDM開始被歐洲和澳大利亞廣泛用于廣播信道的寬帶數(shù)據(jù)通信，數(shù)字音頻廣播（DAB）、高清晰度數(shù)字電視（HDTV）和無線局域網(wǎng)（WLAN）。隨著DSP芯片技術(shù)的發(fā)展，格柵編碼技術(shù)、軟判決技術(shù)、信道自適應(yīng)技術(shù)等成熟技術(shù)的應(yīng)用，OFMD技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和完善指日可待。

　　2、OFDM技術(shù)的基本原理

　　OFDM技術(shù)的主要思想是將指配的信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬。OFDM單個(gè)用戶的信息流被串/并變換為多個(gè)低速率碼流（100Hz-50kHz），每個(gè)碼流用一條載波發(fā)送。OFDM采用跳頻方式選用即便頻譜混疊也能保持正交的波形，所以O(shè)FDM既有調(diào)制技術(shù)，也有復(fù)用技術(shù)。OFDM增強(qiáng)了抗頻率選擇性衰落和抗窄帶干擾的能力。在單載波系統(tǒng)中，單個(gè)衰落或干擾會(huì)導(dǎo)致整條鏈路不可用，但在多載波系統(tǒng)中，只會(huì)有一小部分載波受影響。糾錯(cuò)碼的應(yīng)用可以恢復(fù)一些易錯(cuò)載波上的信息。

　　OFDM允許各載波間頻率互相混疊，采用基于載波頻率正交的FFT調(diào)制，由于各個(gè)載波的中心頻點(diǎn)處沒有其他載波的頻譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)載波的正交。不通過很多帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)，而是直接在基帶處理，這也是OFDM有別于其他系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一。OFDM的接收機(jī)實(shí)際上是一組解調(diào)器，它將不同載波搬移至零頻，在一個(gè)碼元周期內(nèi)積分，其他載波由于與所積分的信號(hào)正交，不會(huì)對這個(gè)積分結(jié)果產(chǎn)生影響。OFDM的高數(shù)據(jù)速率與子載波的數(shù)量有關(guān)，增加子載波數(shù)目能提高數(shù)據(jù)的傳送速率。OFDM每個(gè)頻帶的調(diào)制方法可以不同，增加了系統(tǒng)的靈活性，OFDM適用于多用戶的高靈活度、高利用率的通信系統(tǒng)。