ofdm的基本原理剖析

《ofdm的基本原理剖析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、OFDM的基本原理剖析1从FDM到OFDM早期发展的无线网络或移动通信系统，是使用单载波调制(Single-carrierModulation)技术，单载波调制是将要传送的信号(语音或数据)，隐藏在一个载波上，再藉由天线传送出去。信号若是隐藏于载波的振幅，则有AM、ASK调制系统；信号若是隐藏于载波的频率，则有FM、FSK调制系统；信号若是隐藏于载波的相位，则有PM、PSK调制系统。使用单载波调制技术的通讯系统，若要增加传输的速率，所须使用载波的带宽必须更大，即传输的符元时间长度(SymbolDuration)越短，而符元时间的长短会影响抵抗通道延迟的能力

2、。若载波使用较大的带宽传输时，相对的符元时间较短，这样的通讯系统只要受到一点干扰或是噪声较大时，就可能会有较大的误码率(BitErrorRatio,BER)。为降低解决以上的问题，因此发展出多载波调制(Multi-carrierModulation)技术，其概念是将一个较大的带宽切割成一些较小的子通道(Subchannel)来传送信号，即是使用多个子载波(Subcarrier)传来送信号，利用这些较窄的子通道传送时，会使子通道内的每一个子载波的信道频率响应看似平坦，这就是分频多任务(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)观念。

3、因为带宽是一个有限的资源，若频谱上载波可以重迭使用，那就可以提高频谱效率(SpectrumEfficiency,η)，所以有学者提出正交分频多任务(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)的技术架构。FDM与OFDM两者最大的差异，在OFDM系统架构中每个子信道上的子载波频率是互相正交，所以频谱上虽然重迭，但每个子载波却不受其他的子载波影响。图1　FDM与OFDM频谱FDM和OFDM频谱互相比较，如图1所示，OFDM所须的总带宽较小，倘若可以提供的载波总带宽是固定的，则OFDM系统架构将可以使用更多的子载波

4、，使得频谱效率增加，提高传输量，而能应付高传输量需求的通讯应用。因带宽切割所以子载波的带宽都不大，其信道特性可视为频率非选择性信道(FrequencyNonselectiveChannel)，此类型通道所呈现的现象，其子载波的信道频率响可视为相同，因此接收端的均衡器(Equalizer)不会像单载波系统这么复杂，大多只要单一级数(One-tap)的均衡器，即可补偿回来信号在信道上所受到的影响。2OFDM的基本原理现在，我们知道，OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以

5、相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。在对每个载波完成调制以后，为了增加数据的吞吐量、提高数据传输的速度，它又采用了一种叫作HomePlug的处理技术，来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并处理，把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。另外OFDM之所以备受关注，其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换（IDFT/DFT）代替多载波调制和解调。OFDM的基本原理是将高速信息数据编码后分配到并行的N个相互正交的载波上，每个载波上的调制速率很低(1/N)，调制符号的持续间隔远大于信道的时间扩散，从而能够在具有较大失真和突发

6、性脉冲干扰环境下对传输的数字信号提供有效地保护。OFDM对多径时延扩散不敏感，若信号占用带宽大于信道相干带宽，则多径效应使信号的某些频率分量增强，某些频率分量减弱（频率选择性衰落）。OFDM的频域编码和交织在分散并行的数据之间建立了联系。这样，由部分衰落或干扰而遭到破坏的数据，可以通过频率分量增强部分的接收的数据得以恢复，即实现频率分集。OFDM增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。在单载波系统中，单个衰落或者干扰可能导致整个链路不可用，但在多载波的OFDM系统中，只会有一小部分载波受影响。此外，纠错码的使用还可以帮助其恢复一些载波上的信息。通过合理地

7、挑选子载波位置，可以使OFDM的频谱波形保持平坦，同时保证了各载波之间的正交。OFDM尽管还是一种频分复用（FDM），但已完全不同于过去的FDM。OFDM的接收机实际上是通过FFT实现的一组解调器。它将不同载波搬移至零频，然后在一个码元周期内积分，其他载波信号由于与所积分的信号正交，因此不会对信息的提取产生影响。OFDM的数据传输速率也与子载波的数量有关。OFDM每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。我们通过

8、选择满足一定误码率的最佳调制方式就可以获得最大频谱效率。无线多径信