移動通信系統(tǒng)中OFDM技術的分析及其應用

　　1、OFDM技術概述及其發(fā)展史

　　被稱之為“第四代移動通信技術”，其核心技術為OFDM。正交頻分復用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術。主要是在頻域內(nèi)將所給信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，且各個子載波并行傳輸。OFDM特別適合于存在多徑傳播和多普勒頻移的無線移動信道中傳輸高速數(shù)據(jù)。能有效對抗多徑效應，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)變技術及一種多任務技術，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的50-60年代就創(chuàng)建了世界上第一個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的OFDM系統(tǒng)。但在以后相當長的一段時間，OFDM邁向?qū)嵺`的腳步放緩。由于OFDM的各個子載波之間相互正交，采用FFT實現(xiàn)這種調(diào)制，但在實際應用中，實時傅立葉變換設備的復雜度、發(fā)射機和接收機振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器的線性要求等因素制約了OFDM技術的實現(xiàn)。經(jīng)過大量研究，在20世紀80年代，MCM獲得了突破性進展，大規(guī)模集成電路促進了FFT技術的實現(xiàn)，OFDM逐步進入高速Modem和數(shù)字移動通信的領域。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芯片技術的發(fā)展，格柵編碼技術、軟判決技術、信道自適應技術等成熟技術的應用，OFMD技術的實現(xiàn)和完善指日可待。

　　2、OFDM技術的基本原理

　　OFDM技術的主要思想是將指配的信道分成許多正交子信道，在每個子信道上進行窄帶調(diào)制和傳輸，信號帶寬小于信道的相關帶寬。OFDM單個用戶的信息流被串/并變換為多個低速率碼流（100Hz-50kHz），每個碼流用一條載波發(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OFDM既有調(diào)制技術，也有復用技術。OFDM增強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，單個衰落或干擾會導致整條鏈路不可用，但在多載波系統(tǒng)中，只會有一小部分載波受影響。糾錯碼的應用可以恢復一些易錯載波上的信息。

　　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，由于各個載波的中心頻點處沒有其他載波的頻譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個載波的正交。不通過很多帶通濾波器來實現(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)點之一。OFDM的接收機實際上是一組解調(diào)器，它將不同載波搬移至零頻，在一個碼元周期內(nèi)積分，其他載波由于與所積分的信號正交，不會對這個積分結果產(chǎn)生影響。OFDM的高數(shù)據(jù)速率與子載波的數(shù)量有關，增加子載波數(shù)目能提高數(shù)據(jù)的傳送速率。OFDM每個頻帶的調(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)。