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OFDM的背景、概念、原理及应用 江雪、何璐、张蓉、李小娅 OFDM 背景 单载波调制:ASK PSK FSK QAM 多载波调制 优点：抗多径干扰和频率选择性衰落强 抗脉冲干扰能力强于单载波系统 采用动态分配技术，可使得系统达到最大比特率。 子载波设置方案： 1、传统的频分复用方案 2、偏置QAM方案 3、OFDM正交频分复用方案 OFDM要求各子载波相互正交。OFDM信号由N个信号叠加而成，每个信号频谱为Sa(wTs/2)函数（中心频率为子载波频率），相邻信号频谱之间有1/2重叠，OFDM频谱利用率提高了近一倍。 OFDM是一种高效的调制技术，适合在多径传播和多普勒频移的无线信道中传输高速数据，它具有将强的抗多径传播和频率选择性衰落的能力以及较高的频谱利用率。旁瓣功率，OFDM频谱宽度为B=(N+1)/Ts 因此，人们对OFDM早在20世纪50-60年代就已经有所研究。早期它主要应用于军用无线高频通信系统中，但是由于其实现的复杂性限制了它的进一步应用。直到20世纪80年代，人们提出采用离散傅里叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，才使得OFDM技术有了更进一步的发展和应用。 由于技术的可实现性，在二十世纪90年代，OFDM广泛用干各种数字传输和通信中，如移动无线FM信道，高比特率数字用户线系统(HDSL)，不对称数字用户线系统(ADSL)，甚高比特率数字用户线系统HDSI〕，数字音频广播(DAB)系统，数字视频广播(DVB)和HDTV地面传播系统。 OFDM 概念 正交频分复用，英文原称Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM，实际上是MCM Multi-CarrierModulation多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的衰落可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。 调制时，将高速数据信号转换成低速子数据流，并行在每个子信道上进行传输。解调OFDM符号的过程中，因为是正交信号，所以每个子信道符号可以从多个互不重叠的子信道符号频谱中提取，减少了子信道之间的相互干扰ICI（Inter-Channel Interference）。当每个子信道上的信号带宽比信道的相关带宽小时，可视为平坦性衰落，能消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。 输入高速串行数据码元?并行数据序列?分别调制在N个正交子载波上 每个子载波在一个OFDM符号周期T内都包含整数倍个载波周期 OFDM 应用 1、基于 OFDM 的多址技术 除了可以作为一种调制方法，OFDM 技术还易于与多种多址技术结合，允许多个用户同时共享有限的无线频谱，获得较高的系统容量。类似于单载波系统，基于 OFDM 技术的多载波系统可以与 TDMA、FDMA 技术结合形成 OFDM-TDMA 和OFDM-FDMA 多址接入方案。此外，OFDM 还可以与 CDMA 技术相结合，结合后主要产生两大类多址接入方案： ①在时域上对数据进行扩频，主要有多载波 DS-CDMA（MC/DA-CDMA）和多音调 CDMA（MT-CDMA）两种形式； ②在频域上对数据进行扩频，即 MC-CDMA OFDM 应用 2、MIMO-OFDM 系统 随着无线通信技术的快速发展，无线资源使用逐渐趋于饱和，频谱资源稀缺问题尤为严重。早期的单输入单输出（SISO）系统在信道容量上具有一个通信上不可突破的瓶颈——Shannon 限制，其频谱利用率早已不能满足人们的需求。多输入多输出技术（MIMO）在收发两端同时采用阵列天线系统，使得系统能在不增加额外频谱代宽的前提下，有效地提高信道容量，并且充分利用信号的所有空时频域的特性。