OFDM技术及其应用研究

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1、OFDM技术应用研究一.绪论移动通信是现代通信技术中极其重耍的组成部分，它不但集成了无线通信和有线通信的最新技术成果，而且也也集屮的体现出网络接收和计算机技术的发展。目前，移动通信技术已经从模拟时代进入了全新的数字时代，更朝着第三代移动通信系统（3G）稳步迈进，能够在任何吋间，任何地点，向任何人提供安全可靠的通信服务也成为移动通信系统的发展FI标。从20世纪80年代中期开始出现的笫二代移动通信系统，也就是数字移动通信系统，结束了模拟蜂贞网的使用，但经过长期的发展，第二代移动通信网已不能满足人们的需求，为此，人们开始着力于第三代移动通信网的研究（3G）,不过3G系

2、统的核心网并没冇完全脱离第二代移动通信系统的核心网结构，所以，如何使移动通信系统更进一步的发展成为了重要的研究方向，而正交频分复用技术（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）成为了人们关注的焦点二.0FDM技术的发展与现状在传统的频分复用通信系统中，信道的整个频带被划分为若T•个互相分离的子信道，不同子信道中子载波Z间有一定的频率保护间隔接收端通过滤波器接收所需信息，这样就牺牲一部分频率。上个世纪60年代，人们提出了频带混叠的多载波通信方案•选择相互之间正交的载波作了载波，也就是我们所说的OFDM（OrthogonalF

3、requencyDivisionMultiplexing.正交频分复用技术）。OFDM通信系统屮，子载波频谱相互混叠，频谱利用率比传统频分复用通信系统提高了，在接收端不需要使用滤波器，只要调制子载波间相互正交就可以从混叠的子载波上分离出数据信息。0FDM通信系统中，高速串行数据通过串并转换到多个正交的了载波上进行传输，子载波的符号持续时间可以增人，再通过在OFDM符号之间插入保护间隔，就可以有效地消除Isx（lntersymbolinterference.符号间T扰）；再者，每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个了信道上都可以看成平坦¥1滾落，这样消

4、除了频率选择性衰落。在当吋的技术条件下，实现OFDM系统的结构非常复杂，故限制了其应用。直到上世纪70年代，人们采用离散傅立叶变换实现多个载波的调制解调，极大地简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化;80年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速的MODEM;90年代后期，OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。在高速（宽带）无线应用环境下，OFDM技术的优势很突出，而且可以利用冇效的新技术去修正和弥补OFDM的固有缺点现在，OFDM技术已经被广泛应用于民用通信系统中。其主要的应用包括:ADSL（AsymmetricalDigitaiSubs

5、criberLoop.非对称的数字用户环路接入技术）、欧洲电信标准化协会ETSL制定的DAB（DigitalAudioBroadcast数字音频广播）标准、DVB（DigitalVideoBroadcast.数字视频广播）标准、美国电气工程师学会IEEE制定的无线局域网标准802.11a以及2003年7月新发布的802.119。在未來的4G中,OFDM仍将是核心技术Z-，冃前国内对.OFDM的应用也展开了广泛的研究。OFDM虽然是60年代提出的思想,DSP及超大规模集成电路的广泛应用使OFDM趋于实川化，其高效的频谱利用率以及对ICI、151的强健性使其在当前对

6、无线数据传输速率要求越来越高，频谱越来越珍贵的情形下得到了广泛的应用。三.OFDM原理概要在移动无线信道中，信号从发射天线经过一个吋变多径信道到达接收天线，会产生时间选择性衰落和频率选择性衰落。信道的时变特性引起信号频率的展宽，导致Doppelr效应。信道的多径传播会引起信号在时间上展宽并导致频率选择性衰落。人们用相干时间或Doppelr带宽来描述信道的时变特性，采用多径时延扩展或相干带宽描述信道的多径特性。当信道带宽小于和T•带宽时，则该信道是非频率选择性信道，英所经历的衰落是平坦衰落，即所有的频率成分所经历的衰落情况是相同的。当信道带宽大于相干带宽时，则该信

7、道是频率选择性信道，各个频率成分在该信道下衰落是不一样的。0EDM基木原理就是把高速的数据流通过串并变换，分配到传输速率相对较低的若干个了信道中进行传输。由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产牛•的时间弥散性対系统造成的影响。并口还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大限度的消除由于多径带来的符号间干扰(ISI)o而且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避免由多径带来的信道间干扰(lCl)oOFDM的主要思想是将信道分成若干止交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子

8、数据流，调制到在每个了信