【正文】 不同載波搬移至零頻，然后在一個(gè)碼元周期內(nèi)積分，其他載波信號由于與所積分的信號正交，因此不會對信息的提取產(chǎn)生影響。 OFDM 每個(gè)載波所使用的調(diào)制方法可以不同。我們通過選擇滿足一定誤碼率的最佳調(diào)制方式就可以獲得最大頻譜效率。為了提高頻譜利用率，應(yīng)該使用與信噪比相匹配的調(diào)制方式。 OFDM 技術(shù)使用了自適應(yīng)調(diào)制，根據(jù)信道條件的好壞來選擇不同的調(diào)制方式 。 自適應(yīng)調(diào)制能夠擴(kuò)大系統(tǒng)容量，但它要求信號必須包含一定的開銷比特，以告知接收端發(fā)射信號所應(yīng)采用的調(diào)制方式 。 OFDM 還采用了功率控制和自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)工作方式。功率控制與自適應(yīng)調(diào)制要取得平衡。 自適應(yīng)調(diào)制要求系統(tǒng)必須對信道的性能有及時(shí)和精確的了解，如果在差的信道上使用較強(qiáng)的調(diào)制方式，那么就會產(chǎn)生很高的誤碼率，影響系統(tǒng)的可用性。發(fā)送一個(gè)已知數(shù)據(jù)的碼字，測出每條信道的信噪比，根 據(jù)這個(gè)信噪比來確定最適合的調(diào)制方式。這種并行傳輸體制大大擴(kuò)展了符號的脈沖寬度，提高了抗多徑衰落等惡劣傳輸條件的性能。同時(shí)，為了減小各個(gè)子載波間的相互串?dāng)_，各子載波間必須保持足夠的頻率間隔，這樣會降低系統(tǒng)的頻率利用率。同時(shí)為了提高頻譜利用率，使各子載波上的頻譜相互重疊（如圖 1 所示），但這些頻譜在整個(gè)符號周期內(nèi)滿足正交性，從而保證接收端能夠不失真地復(fù)原信號。 為解決這個(gè)問題，在每個(gè) OFDM 傳輸信號前面插入一個(gè)保護(hù)間隔，它是由 OFDM 信號進(jìn)行周期擴(kuò)展得 到的。 第 2 節(jié) OFDM 的 算法理論與基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 由上面的原理分析可知，若要實(shí)現(xiàn) OFDM，需要利用一組正交的信號作為子載波。 OFDM 調(diào)制器如圖 2 所示。用這 M 路并行碼調(diào)制 M 個(gè)子載波來實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用。OFDM 解調(diào) 器如圖 3 所示。設(shè)一個(gè) OFDM符號周期為 T，子載波間隔為 1/T，子載波頻率為 fi=f0+i/T ,i=0,1,? M1,fi為第 i個(gè)子載波的頻率， 均為 1/T的整數(shù)倍，則調(diào)制后一個(gè) OFDM的復(fù)基帶信號為： 在接收端，主要由混頻器和積分器完成解調(diào)，在不考慮同步誤差及信道干擾的情況下，因?yàn)樵谳d波之間相互正交，在一個(gè)符號周期內(nèi)有： 則對第 k個(gè)在載波進(jìn)行解調(diào)，在一個(gè)符號周期內(nèi)進(jìn)行積分得 由此看見解調(diào)部分能完全恢復(fù)原始信號。為了降低 OFDM系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，通常考慮用離散傅立葉變換（ DFT）和反變換（ IDFT）來實(shí)現(xiàn)上述功能 。另外，為消除碼間干擾（ ISI），在實(shí)際 OFDM系統(tǒng)中采用插入循環(huán)前綴（ CP）的方法，即將 OFDM符號尾部的一部分復(fù)制后放到符號前面， CP使所傳輸?shù)姆柋憩F(xiàn)出周期性，當(dāng) CP的持續(xù)時(shí)間比信號在信道傳輸延遲時(shí)間大時(shí)，碼間干擾僅僅會干擾OFDM符號體前面的 CP從而消除 ISI[6]。它將不同載波搬移至零頻，然后在一個(gè)碼元周期內(nèi)積分，其他載波信號由于與所積分的信號正交，因此不會對信息的提取產(chǎn)生影響。 OFDM每個(gè)載波所使用的調(diào)制方法可以不同。無線多徑信道的頻率選擇性衰落會導(dǎo)致接收信號功率大幅下降，經(jīng)常會達(dá)到 30dB之多，信噪比也隨之大幅下降?？煽啃允峭ㄐ畔到y(tǒng)正常運(yùn)行的基本考核指標(biāo)，所以很多通信系統(tǒng)都傾 向于選擇 BPSK或 QPSK調(diào)制，以確保在信道最壞條件下的信噪比滿足要求，但是這兩種調(diào)制方式的頻譜效率很低。比如在終端靠近基站時(shí)，信道條件一般會比較好，調(diào)制方式就可以由BPSK(頻譜效率 1 bit/()轉(zhuǎn)換成 16～ 64QAM(頻譜效率 4～ 6 bit/ ()，整個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率就會得到大幅度的改善。終端還須定期更新調(diào)制信 息，這也會增加開銷比特。信道條件好的時(shí)候，發(fā)射功率不變就可以采用高調(diào)制方式 (如 64QAM )，或者在低調(diào)制方式(如 QPSK)時(shí)降低發(fā)射功率。自適應(yīng)調(diào)制要求系統(tǒng)必須對信道的性能有及時(shí)和準(zhǔn)確的了解， OFDM系統(tǒng)可以用導(dǎo)頻信號或參考碼字來測試信道的好壞，發(fā)送一個(gè)已知數(shù)據(jù)的碼字，測出每條信道的信噪比，根據(jù)這個(gè)信噪比來確定最適合的調(diào)制方式。 第 4 節(jié) OFDM 技術(shù)突出的地方 (1) 在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)。 (2) OFDM技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)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(shí)間發(fā)生變化，所以 OFDM能動態(tài)地與之相適應(yīng)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波以保證持續(xù)地進(jìn)行成功的通信； (3) 該技術(shù)可以自動地檢測到傳輸介質(zhì)下哪一個(gè)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(diào)制措施來使指定頻率下的載波進(jìn)行成功通信； (4) OFDM技術(shù)特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號撒播的地區(qū)，高速的數(shù)據(jù)傳播及播音都希望刪除多路影響的地方。 OFDM把用戶信息通過多個(gè)子載波傳輸，在每個(gè)子載波上的信號時(shí)間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時(shí)間長很多倍，使 OFDM對脈沖噪聲（ ImpulseNoise）和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng) 。因此，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再添加時(shí)域均衡器。 OFDM 允許重疊的正交子載波作為子信道，而不是傳統(tǒng)的利用保護(hù)頻帶分離子信道的方式，提高了頻率利用效率。 OFDM 自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道情況和噪音背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件差的時(shí)候，采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式 。因此， OFDM 技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性的干擾。 OFDM由于采用了循環(huán)前綴，對抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。 （ 2）峰值與均值功率比相對較大，這個(gè)比值的增大會降低射頻放大器的功率效率。OFDM技術(shù)既可用于移動的無線網(wǎng)絡(luò)，也可以用于固定的無線網(wǎng)絡(luò)，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。多年來，圍繞基于 DFT（或FFT）的 OFDM的關(guān)鍵技術(shù)，如同步、信道估計(jì)、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(shù)欲加成熟和完善。針對這一點(diǎn)，有人提出基于小波 /小波包的正交多載波調(diào)制技術(shù)，作為對基于 DFT的多載波調(diào)制技術(shù) OFDM的發(fā)展和改進(jìn)。理論分析和仿真表明，小波 /小波包調(diào)制技術(shù)具有與其他調(diào)制技術(shù)相同或更好的性能參數(shù)，同時(shí)具有更好的抗干擾性能。同時(shí)作為一個(gè)充滿希望與潛力的新研究領(lǐng)域關(guān)于小波 /小波包調(diào)制技術(shù)有許多問題尚待進(jìn)一步研究 第 2章 OFDM 技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)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(yīng)用，其中數(shù)字音頻廣播（ DAB）標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)正式使用 OFDM 的標(biāo)準(zhǔn)。它具有很高的頻譜利用率 ，可以進(jìn)一步提高抗干擾能力，滿足電視系統(tǒng)的傳輸要求。 因此不難看出， OFDM 技術(shù)良好的性能使得它在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。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(xiàng)歐洲發(fā)展項(xiàng)目中進(jìn)行，它將使 OFDM 接收機(jī)的價(jià)格大大降低，其市場前景非?？春谩Ａ硗?， IEEE 無線局域網(wǎng)工作于 ISM 免許可證頻段，分別在 和 兩個(gè)頻段定義了采用 OFDM 技術(shù)的 IEEE 和 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，其最高數(shù)據(jù)傳輸速率提高到 54Mbps。一些 4G 及 的關(guān)鍵技術(shù)，如 OFDM 技術(shù)、 MIMO 技術(shù)、智能天線和軟件無線電等，開始應(yīng)用到無線局域網(wǎng)中，以提升 WLAN 的性能。 計(jì)劃采用 MIMO 與 OFDM 相結(jié)合，使傳輸速率成倍提高。 而對于今后要開展的在無線局域網(wǎng)中的多媒體業(yè)務(wù)來說，最高為 54Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 IEEE 計(jì)劃將 WLAN 的傳輸速率從 和 的 54Mbps 增加至 108Mbps 以上，最高速率可達(dá) 320Mbps，成為 一場重頭戲。這樣 保證了與以往的 標(biāo)準(zhǔn)兼容。 IEEE 工作組專門負(fù)責(zé) BWA 方面的技術(shù)工作，它已經(jīng)開發(fā)了一個(gè) 2GHz～ 11GHz BWA 的標(biāo)準(zhǔn) —IEEE ，物理層就采用了OFDM 技術(shù)。 在 BWA 領(lǐng)域，一些公司開發(fā)的技術(shù)雖然都基于OFDM，但有各自的特色，形成一些專利技術(shù)，如Cisco 和 Iospan 公司的 Vector OFDM（ VOFDM）、WiLAN 公司的 Wideband OFDM（ WOFDM）、 Flarion公司的 flashOFDM。其中由 WiLAN 公司倡導(dǎo)的OFDM 論壇，有 50 多個(gè)成員，其中有如 Breeze、startup BeamReach Networks 和 Nokia 等參加，主要是協(xié)調(diào)提交到 IEEE 的 OFDM 提案。 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(shí)現(xiàn) 3G 系統(tǒng)商業(yè)化的同時(shí)，開始了后 3G（ Beyond 3G）的研究。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(luò)的有力支撐。這一狀況僅僅足夠傳輸高質(zhì)量的音頻，用戶要想傳輸高質(zhì)量的視頻恐怕還需要繼續(xù)等待。為了推動 3G 的發(fā)展，人們開始研究將 OFDM 技術(shù)的優(yōu)勢引入到CDMA 系統(tǒng)中，推出 MCCDMA 技術(shù)。例如，在 OFDM 信號中加入保護(hù)時(shí)間帶來的靈活性，可以使得在不同小區(qū)環(huán)境中達(dá)到最佳的頻譜利用率； （ 2）高容量，高性能。由于多載波調(diào)制的特性，它將高速率信號分割成多個(gè)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。前文所提到的數(shù)字音頻廣播，其實(shí)它真正運(yùn)用的技術(shù)是 OFDM/FDMA 的整合技術(shù)，同樣是利用兩種技術(shù)的結(jié)合。 第 3章 OFDM 技術(shù)在設(shè)備制造和運(yùn)行中的優(yōu)勢 ● 該技術(shù)可以處理多體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的異步特性，可以提供比傳統(tǒng)多址技術(shù)更高的容量，并且可以抗信道的頻率選擇性衰落； ● 該技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通信特性的突然變化。 總之， OFDM 技術(shù)良好的性能使得它在很多領(lǐng)域得到了 廣泛的應(yīng)用。試驗(yàn)系統(tǒng)已在運(yùn)行，很快吸引了大量聽眾。用于 DAB 的成套芯片的開發(fā)正在一項(xiàng)歐洲發(fā)展項(xiàng)目中進(jìn)行，它將使 OFDM 接收機(jī)的價(jià)格大大降低。 當(dāng)前國際上全數(shù)字高清晰度電視傳輸系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)中就有 OFDM 技術(shù)，歐洲 HDTV 傳輸系統(tǒng)已經(jīng)采用 COFDM（ coded OFDM－編碼 OFDM）技術(shù)。 在無線局域網(wǎng)領(lǐng)域中， 1999 年 IEEE802． 11a 通過了一個(gè) 5GHz 的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中 OFDM 調(diào)制技術(shù)被采用為它的物理層標(biāo)準(zhǔn)。在未來的寬帶接入系統(tǒng)中， OFDM是一項(xiàng)基本技術(shù)。 將 OFDM調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于 CDMA系統(tǒng)也引起各公司很大的研究興趣，即 MCCDMA。如，在 OFDM信號中加入的保護(hù)時(shí)間提供的靈活性可以使得在 不同小區(qū)中易于達(dá)到最佳的頻譜利用率。由于頻率交織，系統(tǒng)提供了更多重?cái)?shù)的頻率分集。（ 3）高抗干擾性。由于多載波調(diào)制的特性，它將高速率信號分割成多個(gè)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。世界各國許多大公司、研究團(tuán)體已經(jīng) 充分認(rèn)識到 OFDM技術(shù)的應(yīng)用前景。