【文章內容簡介】 率降低從倍，所以大大降低了151。但如果子信道速率還不夠低，符號持續(xù)時間還不滿足時，仍還存在一定的151。另外由于多普勒效應及同步誤差的影響，子載波間不再保持嚴格OFDM系統(tǒng)的同步技術研究的正交狀態(tài)，從而引起相鄰子信道之間相互干擾(ICI)，因而發(fā)送前需在符號前插入保護間隔。如果保護間隔大于最大多徑擴展、則可以有效地消除符號間干擾。 OFDM技術優(yōu)缺點OFDM 技術的基本思想是將高速數據流分解成多個低速數據流，使各個低速數據流在不同的子載波上并行傳輸，并同時使各載波間正交，減少由于 ISI 所帶來的性能損失。 OFDM技術的優(yōu)點基于上述原理，OFDM 有以下特點: ①抗干擾能力強：OFDM 技術有效抵抗頻率選擇性衰落。通過串并變換以及添加循環(huán)前綴，減少系統(tǒng)對信道時延擴展的敏感程度，大大減小 ISI，克服多徑效應引起的 ICI，保持子載波之間的正交性； ②頻譜利用率高：OFDM 系統(tǒng)利用各個子載波之間存在正交性，以及允許子載波的頻譜相互重疊，實現最大限度的利用頻譜資源； ③系統(tǒng)結構簡單：OFDM 系統(tǒng)具有優(yōu)良的抗多徑干擾性能和直觀的信道估計方法，無須設計單載波系統(tǒng)所需的復雜均衡器，若采用差分編碼甚至可以完全不用均衡。隨著 FIFT和 FFT 實現變得非常容易，采用 FIFT/FFT 技術快速實現信號的調制和解調的 OFDM 系統(tǒng)也降低了復雜性； ④易與其它多址方式相結合：OFDM 系統(tǒng)易于構成 OFDMA系統(tǒng)，并能與其它多種多址方式相結合使用，使得多個用戶可以同時利用 OFDM 技術進行信息的傳輸。⑤動態(tài)子載波和比特分配：無線信道存在頻率選擇性，由于不可能所有的子載波都同時處于比較深的衰落情況中，OFDM 充分利用信噪比較高的子信道。雖然 OFDM 有上述幾大優(yōu)點，但也并非盡善盡美。由于其多載波信號調制機制使得 OFDM 信號在傳輸過程中存在著 OFDM技術的缺點一些劣勢，主要表現在: ①存在較高的功率峰值與均值比(PAPR)：OFDM 信號由多個不同的調制符號獨立調制的正交子載波信號組成，傳輸的數據序列決定它們的相位。這些子載波信號可能同相，幅度上相加在一起，產生很高的峰值幅度，導致出現較大的 PAPR，即對發(fā)射機內放大器的線性范圍提出了很高的要求； ②對載波頻偏和相位噪聲敏感：對于 OFDM 系統(tǒng)，若射頻收發(fā)載頻不一致或多普勒頻移影響使發(fā)射機和接收機的頻率偏移比較大，各個子載波之間的正交性將會下降，從而引起ICI。同樣，相位噪聲也會導致頻率擴散，形成 ICI，使系統(tǒng)性能大大下降。 OFDM技術的應用近年來,圍繞OFDM存在的兩個缺陷, 業(yè)內人士進行了大量研究工作, 并且已經取得了進展。OFDM技術既可用于移動的無線網絡,也可以用于固定的無線網絡,它通過在樓層、使用者、交通工具和現場之間的信號切換,有效地解決了其中的信息沖突問題。 領域一：高清晰度數字電視廣播OFDM在數字廣播電視系統(tǒng)中取得了廣泛的應用, 其中數字音頻廣播(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)已經采用COFDM(codedOFDM: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作為數字音頻廣播和數字視頻廣播(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 領域二：無線局域網, 分別在5. 8GHz和2. 4GHz兩個頻段定義了采用OFDM技術的IEEE802. 11a和IEEE802. 11g標準, 其最高數據傳輸速率提高到54Mbps。技術的不斷發(fā)展, 引發(fā)了融合。一些4G及3. 5G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中,以提升WLAN的性能。, 提高了傳輸速率,增加了網絡吞吐量。, 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)。 領域三：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, 還在寬帶無線接入(BWA)中得到應用。, 它已經開發(fā)了一個2GHz~,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。 領域四：3GCDMA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3G系統(tǒng)商業(yè)化的同時, 開始了后3G（Beyond3G)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絡的有力支撐。3 OFDM系統(tǒng)相關技術的實現 OFDM系統(tǒng)框圖OFDM的整體系統(tǒng)框圖如圖31所示。發(fā)送端包括：信源，數字調制，串并轉換，IFFT，并串轉換，插入循環(huán)前綴，數模轉換，低通濾波器。接收端包括：信宿，數字解調，并串轉換，FFT，串并轉換，去除循環(huán)前綴，模數轉換，低通濾波器。信號中間經過信道進行傳輸。圖31OFDM的整體系統(tǒng)框圖 OFDM系統(tǒng)的關鍵技術下一代移動通信系統(tǒng)有關的OFDM系統(tǒng)關鍵系統(tǒng)技術有:OFDM系統(tǒng)對定時和頻率偏移敏感特別是實際應用中可能與FDMA、TDMA、CDMA等多址方式結合使用時時域和頻率同步顯得尤為重要。OFDM與其它數字通信系統(tǒng)一樣同步分為捕獲和跟蹤兩個階段。在OFDM系統(tǒng)中信道估計器的設計主要有兩個問題：一是導頻信息的選擇；由于無線信道常常是衰落信道需要不斷對信道進行跟蹤，因此導頻信息也必須不斷的傳送。二是既有較低的復雜度又有良好的導頻跟蹤能力的信道估計器的設計，在實際設計中導頻信息選擇和最佳估計器的設計通常又是相互關聯的因為估計器的性能與導頻信息的傳輸方式有關系統(tǒng)的仿真實現。 OFDM中FFT實現OFDM系統(tǒng)可以用離散傅立葉變換(DFT)來實現, 并能采用高效率的快速傅立葉變換(FFT)技術。這是OFDM的優(yōu)點之一。下面詳細闡述。首先不考慮保護時間。根據公式( 2)和公式(1)可以寫成：式中ts為串并變換前的信號周期，并且X(t)為復等效基帶信號：對X(t) 進行抽樣, 抽樣頻率為1/ts,即tk=kts，則有由上式可知X(t)=X(tk)恰恰是d(n)的反傅立葉變換。同樣在接收端可以采用相反的方法,即離散傅立葉變換得到:即是OFDM的調制可以由IDFT實現,而解調可由DFT實現。在實際實現中, 我們可以用FPGA經FFT/IFFT來完成。 載波頻偏對OFDM系統(tǒng)的影響由于接收端和發(fā)送端的載波振蕩器之間不可避免地存在著差異，同時由于移動信道中的多普勒頻移和相位噪聲的影響，使得接收機本地的載波和接收到的OFDM正交頻分復用信號的載波之間不可避免的存在著偏差。事實上，OFDM與單載波系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)對載波頻偏更加敏感。載波頻偏主要產生兩個方面的影響：信號幅度的衰減。這一點是顯然的, 因為采樣的子載波是一個Sa函數,在其中心頻率處取值最大,一旦偏離則幅值顯然下降。正交性破壞,引入載波間干擾。OFDM系統(tǒng)中,每一個子載波在所有其它子載波頻率處的頻率響應應該為零,即各子信道之間互不干擾,也就是所謂的正交性。但是一旦存在頻偏,其他的子載波的頻率響應就不再為零,因而產生子載波間干擾ICI。當沒有頻率偏差時,各個子載波之間不會存在干擾,而當存在頻率偏差時子載波之間就會存在相互的干擾。載波同步就是要消除頻率偏差和相位偏差對系統(tǒng)的影響。 OFDM的頻率同步算法 對一般的頻率同步算法而言，大的估計范圍和高的估計精度往往不能兼