江蘇大學通信原理ofdm正交頻分復用技術(shù)論(編輯修改稿)
2025-02-02 12:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 等各種通信系統(tǒng)。 1991 年， Casas 提出了 OFDM/FM的方案，可利用現(xiàn)有的調(diào)頻系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。 目前，人們開始集中精力研究和開發(fā) OFDM 在無線移動通信領域的應用，并將 OFDM 技術(shù)與多種多址技術(shù)相結(jié)合。此外， OFDM 技術(shù)還易于結(jié)合空時編碼以及智能天線等技術(shù)，最大程度提高物理層信息傳輸?shù)目煽啃浴? 三、 基本原理 眾所周知無線通信傳輸信號的路徑有很多，這就是所謂的多徑效應， OFDM的最初提出是為了解決多徑效應對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。高?shù)據(jù)傳輸速率使得符號周期非常小，如果符號傳輸出現(xiàn)多徑時延，可能會影響到后面好幾個符號。多載波調(diào)制可以把高數(shù)據(jù)流分成很多個低數(shù)據(jù)流，這樣就使符號周期增大了，從而大大減弱符號間干擾（ ISI），如果在符號間加上保護間隔，可以完全消除上面提到的ISI。如果從帶寬頻域解釋 OFDM 解決 ISI 的角度，符號帶寬小于信道的相關帶寬（相關帶寬內(nèi)幅度恒定，線性相位），信號在信道內(nèi)只有平坦衰落。 正交頻分復用的技術(shù) 關鍵就是實現(xiàn)并保護好子載波間的正交性，接受端收到的信號 x(t)與子載波相乘后通過積分器，不同頻率的載波相乘積分后為零，只有相同載波積分后得到原始符號。正是由于每個子載波的正交性，我們可以是子載波的頻譜重疊并靠近 Nyquist 帶寬，從而大大提高了頻譜的利用率，所以非常適合移動場合中的高速傳輸。多徑傳輸?shù)姆柛蓴_時個頭疼的問題， OFDM 為解決這樣的問題在符號間加上保護間隔內(nèi)，保護間隔可以不傳輸任何信號。這樣的情況下仍然解決不了信道間干擾（ ICI），子載波之間的正交性遭到破壞，接收端就不能很好的恢復出原始信號， 這點是毀滅性的。 OFDM 的解決方法是把符號后面長度是 Tg（保護間隔的長度）的部分拿到每個符號的前面當做保護間隔來傳輸，這種方法就叫做循環(huán)前綴。這樣就使得在 FFT 周期內(nèi)， OFDM 符號的延時副本所包含的波形的周期個數(shù)是整數(shù)，從而解決了 ICI。將原符號塊最后信號放到原符號塊的前部，構(gòu)成新序列，時域中原來發(fā)送信號與信道響應的線性卷積變?yōu)閳A周卷積。 OFDM 是一種多載波傳輸技術(shù)， N 個子載波把整個信道分割成 N 個子信道， N個子信道并行傳輸信息。 OFDM 系統(tǒng)有許多非常引人注目的優(yōu)點。第一， OFDM 具有非常高的頻譜利用率。普通的 FDM 系統(tǒng)為了分離開各子信道的信號，需要在相鄰的信道間設置一定的保護間隔（頻帶），以便接收端能用帶通濾波器分離出相應子信道的信號，造成了頻譜資源的浪費。 OFDM 系統(tǒng)各子信道間不但沒有保護頻帶，而且相鄰信道間信號的頻譜的主瓣還相互重疊，但各子信道信號的頻譜在頻域上是相互正交的，各子載波在時域上是正交的， OFDM 系統(tǒng)的各子信道信號的分離（解 調(diào)）是靠這種正交性來完成的。另外， OFDM 的個子信道上還可以采用多進制調(diào)制（如頻譜效率很高的 QAM），進一步提高了 OFDM 系統(tǒng)的頻譜效率。第二，實現(xiàn)比較簡單。當子信道上采用 QAM 或 MPSK 調(diào)制方式時，調(diào)制過程可以用 IFFT 完成，解調(diào)過程可以用 FFT 完成，既不用多組振蕩源，又不用帶通濾波器組分離信號。第三，抗多徑干擾能力強，抗衰落能力強。由于一般的 OFDM 系統(tǒng)均采用循環(huán)前綴（ Cyclic Prefix， CP）方式，使得它在一定條件下可以完全消除信號的多徑傳播造成的碼間干擾，完全消除多徑傳播對載波間正交性的破壞 ，因此 OFDM 系統(tǒng)具有很好的抗多徑干擾能力。 OFDM 的子載波把整個信道劃分成許多窄信道，盡管整個信道是有可能
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