OFDM調(diào)制技術.doc

OFDM調(diào)制技術(來源：福建金錢貓電子科技有限公司)隨著通信技術的不斷成熟和發(fā)展，如今的通信傳輸方式可以說多種多樣，變化日新月異，從最初的有線通信到無線通信，再到現(xiàn)在的光纖通信。然而，從通信技術的實質(zhì)來看，上面所述基本上都是傳輸介質(zhì)和信道的變化，突破性的進展并不多。技術簡介OFDM是一種高速數(shù)據(jù)傳輸技術，該技術的基本原理是將高速串行數(shù)據(jù)變換成多路相對低速的并行數(shù)據(jù)并對不同的載波進行調(diào)制。這種并行傳輸體制大大擴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。傳統(tǒng)的頻分復用方法中各個子載波的頻譜是互不重疊的，需要使用大量的發(fā)送濾波器和接受濾波器，這樣就大大增加了系統(tǒng)的復雜度和成本。同時，為了減小各個子載波間的相互串擾，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。而現(xiàn)代OFDM系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術，各子載波的產(chǎn)生和接收都由數(shù)字信號處理算法完成，極大地簡化了系統(tǒng)的結構。同時為了提高頻譜利用率，使各子載波上的頻譜相互重疊，但這些頻譜在整個符號周期內(nèi)滿足正交性，從而保證接收端能夠不失真地復原信號。當傳輸信道中出現(xiàn)多徑傳播時，接收子載波間的正交性就會被破壞，使得每個子載波上的前后傳輸符號間以及各個子載波間發(fā)生相互干擾。為解決這個問題，在每個OFDM傳輸信號前面插入一個保護間隔，它是由OFDM信號進行周期擴展得到的。只要多徑時延超過保護間隔，子載波間的正交性就不會被破壞。基本原理OFDM OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ICI。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關鍵的技術之一，可以結合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術，最大限度的提高了系統(tǒng)性能。包括以下類型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多帶-OFDM。優(yōu)勢OFDM存在很多技術優(yōu)點見如下，在3G、4G中被運用，作為通信方面其有很多優(yōu)勢：(1)在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)。OFDM技術能同時分開至少1000個數(shù)字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運行的能力將直接威脅到目前市場上已經(jīng)開始流行的CDMA技術的進一步發(fā)展壯大的態(tài)勢，正是由于具有了這種特殊的信號“穿透能力”使得OFDM技術深受歐洲通信營運商以及手機生產(chǎn)商的喜愛和歡迎。(2) OFDM技術能夠持續(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。(3)該技術可以自動地檢測到傳輸介質(zhì)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(diào)制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信。(4) OFDM技術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散播的地區(qū)。高速的數(shù)據(jù)傳播及數(shù)字語音廣播都希望降低多徑效應對信號的影響。(5) OFDM技術的最大優(yōu)點是對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在單載波系統(tǒng)中，單個衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€通信鏈路失敗，但是在多載波系統(tǒng)中，僅僅有很小一部分載波會受到干擾。對這些子信道還可以采用糾錯碼來進行糾錯。(6)可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當信道中因為多徑傳輸而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。(7)通過各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強的抗衰落能力。OFDM技術本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。(8) OFDM技術抗窄帶干擾性很強，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。(9)可以選用基于IFFT/FFT的OFDM實現(xiàn)方法。(10)信道利用率很高，這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要；當子載波個數(shù)很大時，系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。（baud即波特；1 Baud = log2M (bit/s)，其中M是信號的編碼級數(shù)。）劣勢：（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(nèi)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。 OFDM技術由于其頻譜利用率高、成本低等原因越來越得到人們的關注。隨著人們對于通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個人化和移動化的需求，OFDM技術在固定無線接入領域和移動接