【文章內容簡介】 FDM 的兩個缺陷 （ 1） 對頻率偏移和相位噪聲很敏感。 （ 2）峰值與均值功率比相對較大，這個比值的增大會降低射頻放大器的功率效率。 不過 近年來，圍繞 OFDM存在的兩個缺陷，業(yè)內人士進行了大量研究工作，并且已經(jīng)取得了進展。OFDM技術既可用于移動的無線網(wǎng)絡，也可以用于固定的無線網(wǎng)絡，它通過在樓層、使用者、交通工具和現(xiàn)場之間的信號切換，有效地解決了其中的信息沖突問題。 盡管 OFDM技術已經(jīng)是比較成熟，并在一些領域也取 得成功的應用，但尚有許多問題須待深入研究以進一步提高其技術性能。多年來，圍繞基于 DFT（或FFT）的 OFDM的關鍵技術，如同步、信道估計、均衡、功率控制等方面一直在探索更優(yōu)的方案，這些研究使 OFDM技術欲加成熟和完善。 另一方面，由于 DFT－ OFDM在具體實現(xiàn)過程中采用插入 CP（循環(huán)前綴）來消除 ISI（碼間干擾），所以進一步提高頻譜利用率仍有較大余地，另外，為降低插入 CP帶來的頻譜損失，通常采用較長的 DFT變換塊，但是，如此將會造成系統(tǒng)對載頻誤差及 Doppler頻移非常敏感，引起系統(tǒng)性能下降，同時對信道估 計帶來難度。針對這一點，有人提出基于小波 /小波包的正交多載波調制技術，作為對基于 DFT的多載波調制技術 OFDM的發(fā)展和改進。小波函數(shù) /小波包函數(shù)具有良好的尺度與平移正交性，因而可將其作為多載波調制的在載波，這種多載波調制方案被稱為基于小波 /小波包的正交多載波調制。理論分析和仿真表明，小波 /小波包調制技術具有與其他調制技術相同或更好的性能參數(shù)，同時具有更好的抗干擾性能。小波 /小波包調制與多址技術結合，如基于小波包變換的多載波碼分多址系統(tǒng)（ WPDM－ CDMA） ,更貼近于現(xiàn)代無線多址通信系統(tǒng)的實際應用，從而進一步 表明小波 /小波包調制技術的可行性與先進性，具有廣闊的發(fā)展前景。同時作為一個充滿希望與潛力的新研究領域關于小波 /小波包調制技術有許多問題尚待進一步研究 第 2章 OFDM 技術在各個領域中的應用 第 1 節(jié) 高清晰度數(shù)字電視廣播 OFDM 在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中取得了廣泛的應用，其中數(shù)字音頻廣播（ DAB）標準是第一個正式使用 OFDM 的標準。另外，當前國際上全數(shù)字高清晰度電視傳輸系統(tǒng)中采用的調制技術中就包括OFDM 技術，歐洲 HDTV 傳輸系統(tǒng)已經(jīng)采用 COFDM（ coded OFDM：編碼 OFDM）技術。它具有很高的頻譜利用率 ，可以進一步提高抗干擾能力，滿足電視系統(tǒng)的傳輸要求。選擇 OFDM 作為數(shù)字音頻廣播和數(shù)字視頻廣播（ DVB）的主要原因在于： OFDM 技術可以有效地解決多徑時延擴展問題。 因此不難看出， OFDM 技術良好的性能使得它在很多領域得到了廣泛的應用。歐洲的 DAB 系統(tǒng)使用的 OFDM 調制技術其試驗系統(tǒng)已在運行，很快吸引了大量聽眾。它明顯地改善了移動中接收無線廣播的效果，用于 DAB 的成套芯片的開發(fā)工作正在一項歐洲發(fā)展項目中進行，它將使 OFDM 接收機的價格大大降低，其市場前景非?？春?。 第 2 節(jié) 無線局域網(wǎng) 大家知道， HiperLAN/2 物理層應用了 OFDM 和鏈路自適應技術，媒體接入控制（ MAC）層采用面向連接、集中資源控制的 TDMA/TDD 方式和無線ATM 技術，最高速率達 54Mbps，實際應用最低也能保持在 20Mbps 左右。另外， IEEE 無線局域網(wǎng)工作于 ISM 免許可證頻段，分別在 和 兩個頻段定義了采用 OFDM 技術的 IEEE 和 IEEE 標準，其最高數(shù)據(jù)傳輸速率提高到 54Mbps。 技術的不斷發(fā)展，引發(fā)了融合。一些 4G 及 的關鍵技術，如 OFDM 技術、 MIMO 技術、智能天線和軟件無線電等，開始應用到無線局域網(wǎng)中，以提升 WLAN 的性能。如 和 采用 OFDM調制技術，提高了傳輸速率，增加了網(wǎng)絡吞吐量。 計劃采用 MIMO 與 OFDM 相結合，使傳輸速率成倍提高。另外，天線技術及傳輸技術，使得無線局域網(wǎng)的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里（并且能夠保障 100Mbps 的傳輸速率）。 而對于今后要開展的在無線局域網(wǎng)中的多媒體業(yè)務來說，最高為 54Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率還遠遠不夠。為了進一步提升無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，實現(xiàn)有線與無線局域網(wǎng)的無 縫結合， IEEE 成立了 IEEE 工作小組，以制定一項新的高速無線局域網(wǎng)標準。 IEEE 計劃將 WLAN 的傳輸速率從 和 的 54Mbps 增加至 108Mbps 以上，最高速率可達 320Mbps，成為 一場重頭戲。和以往的 標準不同， 協(xié)議為雙頻工作模式（包含 和 兩個工作頻段）。這樣 保證了與以往的 標準兼容。 第 3 節(jié) 寬帶無線接入 OFDM 技術適用于無線環(huán)境 下的高速傳輸，不僅應用于無線局域網(wǎng)，還在寬帶無線接入（ BWA）中得到應用。 IEEE 工作組專門負責 BWA 方面的技術工作，它已經(jīng)開發(fā)了一個 2GHz～ 11GHz BWA 的標準 —IEEE ，物理層就采用了OFDM 技術。該標準不僅是新一代的無線接入技術，而且對未來蜂窩移動通信的發(fā)展也具有重要意義。 在 BWA 領域，一些公司開發(fā)的技術雖然都基于OFDM，但有各自的特色，形成一些專利技術，如Cisco 和 Iospan 公司的 Vector OFDM（ VOFDM）、WiLAN 公司的 Wideband OFDM（ WOFDM）、 Flarion公司的 flashOFDM。其中， VOFDM 由 Cisco 公司支持， WOFDM 則由 WiLAN 公司提出，構成了基于兩個組織的 OFDM 兩大陣營：寬帶無線 Inter論壇（ BWIF）和 OFDM 論壇，它們力圖使自己的OFDM 模式成為標準。其中由 WiLAN 公司倡導的OFDM 論壇，有 50 多個成員，其中有如 Breeze、startup BeamReach Networks 和 Nokia 等參加，主要是協(xié)調提交到 IEEE 的 OFDM 提案。而寬帶 Inter論壇（ BWIF）則 是在 Cisco 倡導下，由 IEEE 工業(yè)標準技術組織 IEEEISTO 成立的，其主要目標是提供低成本寬帶無線接入技術，號召采用基于 VOFDM的標準作為解決方案。 第 4 節(jié) 3G CDMA 的新概念 為滿足未來無線多媒體通信需求，人們在加緊實現(xiàn) 3G 系統(tǒng)商業(yè)化的同時，開始了后 3G（ Beyond 3G）的研究。從技術方面看， 3G 主要以 CDMA 技術為核心技術，而未來移動通信系統(tǒng)則以 OFDM 技術最受矚目 。在寬帶接入系統(tǒng)中，由于 OFDM 系統(tǒng)具備良好的特性，將成為下一代蜂窩移動通信網(wǎng)絡的有力支撐。 另外一個事實是， 3G 網(wǎng)絡現(xiàn)在面臨諸多的問題，例如它的數(shù)據(jù)傳輸速度遠遠達不到廣告中宣稱的2Mbps，其實際傳輸速度僅為 左右，而當網(wǎng)絡繁忙時可能連這一速度的三分之一都達不到。這一狀況僅僅足夠傳輸高質量的音頻，用戶要想傳輸高質量的視頻恐怕還需要繼續(xù)等待。 CDMA 技術為了對抗多徑干擾，需要更復雜的均衡及調制，實現(xiàn)起來非常困難。為了推動 3G 的發(fā)展，人們開始研究將 OFDM 技術的優(yōu)勢引入到CDMA 系統(tǒng)中，推出 MCCDMA 技術。與普通的DSCDMA 相比， MCCDMA 系統(tǒng)具有下述優(yōu)點： （ 1）具有更大的靈活性。例如，在 OFDM 信號中加入保護時間帶來的靈活性，可以使得在不同小區(qū)環(huán)境中達到最佳的頻譜利用率； （ 2）高容量，高性能。由于頻率交織，系統(tǒng)提供了更多重數(shù)的頻率分集，因此，可以應用不同檢測方法充分挖掘這種分集提供的增益； （ 3）高抗干擾性； （ 4）不需要均衡。由于多載波調制的特性，它將高速率信號分割成多個低速率信號，使得信號波形間的干擾得 到消除，因此可以不需要均衡。 綜上所述，在時代交替之際，舊有系統(tǒng)之整合與升級是產(chǎn)業(yè)關心的話題，目前大家談的是 GSM 如何升級到第三代移動通信系統(tǒng)，而未來則是 CDMA 如何與 OFDM 技術相結合？可以預計， CDMA 絕對不會在第四代移動通信系統(tǒng)中消失，而是將成為其應用技術的一部份，或許未來也會有新的整合技術如OFDM/CDMA 產(chǎn)生。前文所提到的數(shù)字音頻廣播，其實它真正運用的技術是 OFDM/FDMA 的整合技術，同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以 OFDM為核心技術的第四代移動通信系統(tǒng)，也將會結合兩項技術的優(yōu)點。 第 3章 OFDM 技術在設備制造和運行中的優(yōu)勢 ● 該技術可以處理多體數(shù)據(jù)業(yè)務的異步特性，可以提供比傳統(tǒng)多址技術更高的容量，并且可以抗信道的頻率選擇性衰落； ● 該技術能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質上通信特性的突然變化。由于通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，所以 OFDM 能動態(tài)地與之相適應，并且接通和切斷相應的載波以保證持續(xù)地進行成功的通信； ● 該技術能提供隊列服務，克服傳輸介質中外界信號的干擾，使無線通訊在大部分地區(qū)可以穩(wěn)定使用； ● 該技術解決了在移動傳輸高速數(shù)據(jù)時所引起的無線信道性能變差的問題 ，從而極大地提高了傳輸信道的質量保持； ● 該技術具有快速糾錯功能，能夠應對隨時可能出現(xiàn)的干擾信號，并重建所有在傳送過程中遭到破壞的信號數(shù)據(jù)位； ● 該技術可以自動地檢測到傳輸介質下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信； ● 該技術可以實現(xiàn)較高的安全傳輸性能，它允許數(shù)據(jù)在復數(shù)的高速的射頻上被編碼； ● 該技術對傳輸線路上的多路徑外界信號干涉有較強的抵抗力，非常適合工作在一些惡劣的通信環(huán)境中。 總之， OFDM 技術良好的性能使得它在很多領域得到了 廣泛的應用。歐洲的 DAB 系統(tǒng)使用的就是OFDM 調制技術。試驗系統(tǒng)已在運行，很快吸引了大量聽眾。它明顯地改善了移動中接收無線廣播的效果。用于 DAB 的成套芯片的開發(fā)正在一項歐洲發(fā)展項目中進行，它將使 OFDM 接收機的價格大大降低。市場前景非?？春?。 當前國際上全數(shù)字高清晰度電視傳輸系統(tǒng)中采用的調制技術中就有 OFDM 技術，歐洲 HDTV 傳輸系統(tǒng)已經(jīng)采用 COFDM（ coded OFDM－編碼 OFDM）技術。它具有很高的頻譜利用率，進一步提高抗干擾能力，滿足電視系統(tǒng)的傳輸要求。 在無線局域網(wǎng)領域中， 1999 年 IEEE802． 11a 通過了一個 5GHz 的無線局域網(wǎng)標準，其中 OFDM 調制技術被采用為它的物理層標準。 ETSI 的寬帶射頻接入網(wǎng)（ BRAN）的局域網(wǎng)標準也把 OFDM 定為它的調制標準技術。在未來的寬帶接入系統(tǒng)中， OFDM是一項基本技術。由于該系統(tǒng)的良好的特性，也可能成為下一代蜂窩移動網(wǎng)絡的無線接入技術。 將 OFDM調制技術應用于 CDMA系統(tǒng)也引起各公司很大的研究興趣，即 MCCDMA。與普通的DSCDMA相比， MCCDMA系統(tǒng)具有下述優(yōu)點：（ 1）具有更大的靈活性。如，在 OFDM信