摘要:與傳統單載波技術相比,正交頻分復用(OFDM)技術具有頻譜利用率高和抗頻率選擇性衰落能力強等優點,是提高系統傳輸速率和可靠性的有效手段,并且隨著對OFDM技術的研究逐漸完善和成熟,OFDM技術已經得到廣泛應用。在此主要介紹了OFDM技術原理和關鍵技術,分析了OFDM技術的應用現狀,展望了在下一代移動通信中的應用和研究方向。
引言
? ? ? ?OFDM技術的提出已有近40年的歷史,近年來,由于數字信號(DSP)技術的飛速發展、傅里葉變換反變換、高速Modem技術等成熟技術的引入,OFDM技術作為可以高效抵抗ISI的多載波傳輸技術才引起了廣泛關注。目前,OFDM技術已經成功地被應用在非對稱數字用戶線(ADSL)、無線本地環路(WLL)、數字音頻廣播、高清晰度電視(HDTV)、無線局域網等系統中。隨著人們對通信數據化、寬帶化和移動化的需求,人們開始集中精力開發OFDM技術在移動通信領域的應用,下一代移動通信的主流技術將是OFDM技術。
一、OFDM系統原理
OFDM是一種多載波傳輸技術,可以看做是傳統頻分復用(FDM)的發展。在OFDM系統中,數據經過串并轉換成N路,在N個子載波上同時傳輸,由此將頻率選擇性信道分割為一系列頻率平坦衰落子信道,符號間干擾(ISI)區域縮小為原來的1/N。與傳統FDM技術不同的是:傳統FDM系統中的各子信道之間需要保護頻帶,系統的頻譜利用率較低。而OFDM系統中的子載波在時域中相互正交,頻域相互重疊,不同子載波間不再需要保護間隔,最大地提高了系統頻譜效率。
圖1為OFDM系統基本模型框圖。在OFDM系統中,首先將高速輸入的串行比特流進行串/并變換,轉換成多路并行的低速數據流,然后調制到不同的子載波上進行傳輸。如果有N個子信道,OFDM符號的寬度為T,dii=0,1,N-1)為分配給每個子信道的數據符號,fi為第i個子載波的頻率,rect(t)=1,T/2,則從t=ts開始的OFDM符號可以表示為:
在同一個OFDM符號內,所有子載波都具有相同幅值和相位,并且都包含有整數倍個周期,而且相鄰子載波之間相差1個周期,從而保證了子載波之間的正交性。
在接收端對第j個子載波進行解調時,
由式中可以看出,對第j個子載波進行解調可以恢復出期望符號,而對其他子載波來說,由于在積分期間頻率差別i-j/T可以產生整數倍個周期,所以積分結果為零。
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