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正交頻分復用 1.1 正交頻分復用（OFDM）是在多個載波頻率的編碼數(shù)字數(shù)據(jù)的方法。OFDM已經(jīng)發(fā)展成為一種流行的方式為寬帶 數(shù)字通信，無論是無線或以上的銅導線，在應用，如數(shù)字電視和音頻廣播，使用的DSL 上網(wǎng)，無線網(wǎng)絡，電力線網(wǎng)絡和4G移動通信。OFDM是基本相同的編碼OFDM（COFDM）和離散多音調(diào)制（DMT），并且是一個頻分復用作為數(shù)字多載波（FDM）方式的調(diào)制方法。“編碼”這個詞來自于使用的前向糾錯（FEC）。有大量緊密間隔的正交 副載波信號被用于執(zhí)行數(shù)據(jù)在幾個并行數(shù)據(jù)流或信道。每個子載波進行調(diào)制用常規(guī)的調(diào)制方案（如正交幅度調(diào)制或相移鍵控以低）的符號率，保持總的數(shù)據(jù)速率類似于傳統(tǒng)的單載波在相同的帶寬的調(diào)制方案。OFDM技術比單載波方式的主要優(yōu)點是它能夠應對嚴峻的能力信道條件（例如，衰減的高頻在長銅線，窄帶干擾和頻率選擇性衰落是由于多徑）而無需復雜的均衡濾波器。信道均衡被簡化，因為OFDM可以被看作使用許多緩慢調(diào)制的窄帶信號，而不是一個快速調(diào)制的寬帶信號。低符號率使得使用的保護間隔實惠的碼元之間，從而可以消除碼間干擾（ISI）和利用回波和時間擴展（在模擬電視這些是作為可見重影和模糊，分別）實現(xiàn)了多樣性增益，即一個信號噪聲比的改善。這種機制還便于設計單頻網(wǎng)絡（單頻網(wǎng)絡），其中，多個相鄰的發(fā)射機同時發(fā)送相同的信號在相同的頻率，從多個遠程發(fā)射機的信號可以被建設性地結合，而不是作為干擾通常會出現(xiàn)在傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)。2.1優(yōu)勢總結高頻譜效率相對于其他雙邊帶調(diào)制方案，擴頻等?？梢院苋菀椎剡m應惡劣的信道條件，沒有復雜的時域均衡。魯棒針對窄帶共信道干擾。魯棒針對符號間干擾（ISI）和衰落引起的多徑傳播。高效的執(zhí)行使用快速傅里葉變換（FFT）。低靈敏度的時間同步誤差。不是必需的（不像常規(guī)調(diào)諧子信道接收器的過濾器的FDM）。有利于單頻網(wǎng)（單頻網(wǎng)），也就是說，發(fā)射器宏分集。2.2缺點概要敏感的多普勒頻移。敏感的頻率同步的問題。高的峰值對平均值功率比（PAPR），要求線性發(fā)射器電路，其遭受差的功率效率。效率損失所造成的循環(huán)前綴 / 保護間隔。3.1從概念上講，OFDM是一種專門的FDM中，附加約束是：所有的載波信號是相互正交的。在OFDM中，子載波頻率被選擇成使得該子載波是正交的對方，即串擾的子信道之間消除和載波間的保護帶不是必需的。這極大地簡化了的設計發(fā)送器和接收器 ;不像傳統(tǒng)的FDM，不需要為每個子信道一個單獨的過濾器。的正交性需要的子載波間隔是赫茲，其中 秒是有用符號持續(xù)時間（在接收側窗口的大?。?，并且是一個正整數(shù)，通常等于1。因此，與子載波的總通帶帶寬將乙 f（赫茲）。 scriptstyle 三角洲f ，= ，壓裂k的T_U的正交性也允許高的頻譜效率，總符號率接近奈奎斯特速率為等價基帶信號（即接近一半的奈奎斯特速率為雙面帶物理通帶信號）。幾乎占據(jù)了整個可用頻帶可以利用。OFDM通常具有接近“白色”的頻譜，給它良性電磁干擾特性相對于其他的同信道用戶。一個簡單的例子：一個有用符號持續(xù)時間 = 1毫秒，需要的子載波間隔 scriptstyle 三角洲f ，= ，壓裂1 1 ， mathrm MS ，= 1 ， mathrm 千赫。的正交性（或說的整數(shù)倍） = 1,000子載波將導致總通帶帶寬 F= 1兆赫。對于這個符號時間，根據(jù)奈奎斯特理論中所需要的帶寬為N / 2 = 0.5兆赫（即一半我們的方案所需要的帶寬來實現(xiàn)的）。如果保護間隔應用，奈奎斯特帶寬要求會更低。在FFT將導致 =每個符號的1000個樣本。如果沒有保護間隔施加，這將導致在基帶復值信號在1 MHz的采樣速率，這將根據(jù)奈奎斯特要求的0.5兆赫的基帶帶寬。然而，在通帶的RF信號由基帶信號與一個載波波形（即，雙邊帶正交幅度調(diào)制），導致1 MHz的通帶帶寬相乘產(chǎn)生的。甲單邊帶（SSB）或殘留邊帶（VSB）調(diào)制方案將實現(xiàn)幾乎一半的帶寬相同的符號率（即兩倍高的頻譜效率為相同的符號字母表的長度）。然而要多徑干擾更敏感。OFDM需要在接收器和發(fā)射器之間非常精確的頻率同步;與頻偏的子載波將不再正交，從而導致載波間干擾（ICI）（子載波之間即串擾）。頻率偏移通常是由不匹配的發(fā)射器和接收器振蕩器引起的，或由多普勒頻移，由于移動。而多普勒單獨移用于由接收器可被補償，當結合的情況變差的多徑，如反射會出現(xiàn)在不同的頻率偏移，這是更難校正。這種效果通常惡化隨著速度的增加，并限制在高速行駛的車輛中使用OFDM的一個重要因素。為了減輕ICI在這樣的情況下，可以形成每個子載波，以減少造成了非正交的子載波重疊的干擾。例如，低復雜度的方案被稱為WCP-OFDM（加權循環(huán)前綴正交頻分復用）是由在為了執(zhí)行一個潛在的非矩形脈沖整形和利用每個子載波均衡的單抽頭近乎完美的重建采用短濾波器在發(fā)射機輸出。其他的ICI抑制技術通常大大增加了接收機的復雜性。OFDM是不變地配合使用的信道編碼（前向糾錯），并且?guī)缀蹩偸鞘褂妙l率和/或時間交 織。頻率（子載波）的交織增加抵抗頻率選擇性信道條件，例如衰落。例如，當信道帶寬的部分變淡，頻率交織，確保了位錯誤，會導致在該帶寬的褪色部分的子載波散布在比特流中，而不是集中。同樣，時間交 織確保那些原本并攏的比特流的比特傳輸相距甚遠的時間，從而減輕對嚴重的衰落是在高速行駛時會發(fā)生什么。然而，時間交織是沒有什么好處的慢衰落信道，如固定接收和頻率交織提供了幾乎沒有任何好處窄帶信道，從遭受平坦衰落（其中整個信道帶寬消失在同一時間）。為什么交織被用在OFDM的原因是為了試圖傳播錯誤出呈現(xiàn)給糾錯解碼器，比特流中，因為當這樣的解碼器都帶有高濃度的誤差的解碼器無法糾正所有的誤碼和一陣未更正的錯誤的發(fā)生。音頻數(shù)據(jù)編碼一個類似的設計，使光盤（CD）播放強勁。一個經(jīng)典的類型與基于OFDM的系統(tǒng)中使用的糾錯編碼方法是卷積編碼，經(jīng)常串連與里德-所羅門編碼。通常，額外的交織（上的時間和上述頻率交織頂部）中編碼的兩層之間被實現(xiàn)。對Reed-Solomon編碼的外部誤差校正代碼的選擇是根據(jù)所采用的內(nèi)卷積解碼的維特比譯碼器產(chǎn)生的短脈沖串差錯時，有高濃度的誤差，以及Reed-Solomon編碼本身是非常適合的觀察要糾正錯誤的陣陣。較新的系統(tǒng)，但是，通常采用現(xiàn)在接近最優(yōu)類型的使用turbo解碼原理的糾錯碼，其中，解碼器遍歷朝著所期望的解決方案。這樣的糾